كيفية دمج sqrt (x ^ 2 + 4x) dx؟

كيفية دمج sqrt (x ^ 2 + 4x) dx؟
Anonim

إجابة:

#int sqrt (x ^ 2 + 4x) dx = sinh (2cosh ^ -1 ((x + 2) / 2)) - 2cosh ^ -1 ((x + 2) / 2) + C #

تفسير:

لأنه من الأسهل التعامل مع واحد فقط # # س تحت الجذر التربيعي ، نكمل المربع:

# س ^ 2 + 4x و= (س + 2) ^ 2 + ك #

# س ^ 2 + 4x و= س ^ 2 + 4x و+ 4 + ك #

# ك = -4 #

# س ^ 2 + 4x و= (س + 2) ^ 2-4 #

#int sqrt (x ^ 2 + 4x) dx = int sqrt ((x + 2) ^ 2-4) dx #

الآن نحن بحاجة إلى القيام باستبدال المثلثية. سأقوم باستخدام وظائف علم حساب المثلثات الزائدي (نظر ا لأن التكامل الدائم عادة ليس لطيف ا جد ا). نريد استخدام الهوية التالية:

# الهراوة ^ 2 (ثيتا) -1 = سينه ^ 2 (ثيتا) #

للقيام بذلك ، نريد # (س + 2) ^ 2 = 4cosh ^ 2 (ثيتا) #. يمكننا حل ل # # س للحصول على ما استبدال نحتاج:

# س + 2 = 2cosh (ثيتا) #

# س = 2cosh (ثيتا) -2 #

للتكامل فيما يتعلق # # ثيتاعلينا أن نضرب بمشتق # # س بالنسبة إلى # # ثيتا:

# dx / (d theta) = 2sinh (theta) #

#int sqrt ((x + 2) ^ 2-4) dx = int sqrt ((2cosh (theta)) ^ 2-4) * 2sinh (theta) d theta = #

# = 2int sqrt (4cosh ^ 2 (theta) -4) * sinh (theta) d theta = 2int sqrt (4 (cosh ^ 2 (theta) -1)) * sinh (theta) d theta = #

# = 2 * sqrt (4) int sqrt (cosh ^ 2 (theta) -1) * sinh (theta) d theta = #

الآن يمكننا استخدام الهوية # الهراوة ^ 2 (ثيتا) -1 = سينه ^ 2 (ثيتا) #:

# = 4int sqrt (sinh ^ 2 (theta)) * sinh (theta) d theta = 4int sinh ^ 2 (theta) d theta #

الآن نستخدم الهوية:

# سينه ^ 2 (ثيتا) = 1/2 (الهراوة (2theta) -1) #

# 4 / 2int cosh (2theta) -1 d theta = int 2cosh (2theta) d theta-2theta = #

يمكننا أن نفعل بديلا ص صريحة ل # 2cosh (2theta) #، ولكن من الواضح أن الإجابة هي #sinh (2theta) #:

# = سينه (2theta) -2theta + C #

الآن نحن بحاجة إلى التراجع عن الاستبدال. يمكننا حل ل # # ثيتا للحصول على:

# ثيتا = الهراوة ^ -1 ((س + 2) / 2) #

هذا يعطي:

#sinh (2cosh ^ -1 ((س + 2) / 2)) - 2cosh ^ -1 ((س + 2) / 2) + C #