求 ln⁡(1+3x2)2\ln\left(1+3x^2\right)^2 对 xx 的导数。 由此,求 ∫6x1+3x2 dx\displaystyle \int \frac{6x}{1+3x^2}\, dx。

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完整解法

1(i)

1. Simplify the expression using the power law of logarithms

Let y=ln⁡(1+3x2)2y = \ln\left(1+3x^2\right)^2.
Using the power law of logarithms, y=2ln⁡(1+3x2)y = 2\ln(1+3x^2).

2. Differentiate the simplified expression using the chain rule

dydx=2⋅11+3x2⋅ddx(1+3x2)\frac{dy}{dx} = 2 \cdot \frac{1}{1+3x^2} \cdot \frac{d}{dx}(1+3x^2)
dydx=2⋅11+3x2⋅(6x)\frac{dy}{dx} = 2 \cdot \frac{1}{1+3x^2} \cdot (6x)
dydx=12x1+3x2\frac{dy}{dx} = \frac{12x}{1+3x^2}

答案

12x1+3x2\frac{12x}{1+3x^2}

1(ii)

1. Recall the derivative from part (i)

From (i), ddx[ln⁡(1+3x2)2]=12x1+3x2\frac{d}{dx} \left[ \ln(1+3x^2)^2 \right] = \frac{12x}{1+3x^2}.

2. Use integration as the reverse of differentiation

∫12x1+3x2 dx=ln⁡(1+3x2)2+c1\int \frac{12x}{1+3x^2}\, dx = \ln(1+3x^2)^2 + c_1

∫6x1+3x2 dx=12∫12x1+3x2 dx\int \frac{6x}{1+3x^2}\, dx = \frac{1}{2} \int \frac{12x}{1+3x^2}\, dx

=12ln⁡(1+3x2)2+c= \frac{1}{2} \ln(1+3x^2)^2 + c

=ln⁡(1+3x2)+c= \ln(1+3x^2) + c

答案

ln⁡(1+3x2)+c\ln(1+3x^2) + c

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