كيف يمكنك دمج int dx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 باستخدام بدائل علم حساب المثلثات؟

إجابة:

#int dx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 = (1/2) (tan ^ -1 (x) + x / (1 + x ^ 2)) #

تفسير:

#int dx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 #

استعمال # س = تان (أ) #

# DX = ثانية ^ 2 (أ) دا #

# intdx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 = int (sec ^ 2 (a) da) / (1 + tan ^ 2a) ^ 2 #

استخدم الهوية # 1 + tan ^ 2 (a) = sec ^ 2 (a) #

# intdx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 = int (sec ^ 2 (a) da) / sec ^ 4 (a) #

# = int (da) / ثانية ^ 2 (a) #

# = int cos ^ 2 (a) da #

# = int ((1 + cos (2a)) / 2) da #

# = (1/2) (int (da) + int cos (2a) da) #

# = (1/2) (أ + خطيئة (2A) / 2) #

# = (1/2) (أ + (2sin (أ) جتا (أ)) / 2) #

# = (1/2) (a + sin (a).cos (a)) #

نحن نعرف ذلك # ل= تان ^ -1 (خ) #

#sin (أ) = س / (الجذر التربيعي (1 + س ^ 2) #

#cos (أ) = س / (الجذر التربيعي (1 + س ^ 2 #

#int dx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 = (1/2) (tan ^ -1 (x) + sin (sin ^ -1 (x / (sqrt (1 + x ^ 2))) cos (كوس ^ -1 (1 / (الجذر التربيعي (1 + س ^ 2)))) #

# = (1/2) (tan ^ -1 (x) + (x / (sqrt (1 + x ^ 2)) 1 / sqrt (1 + x ^ 2)) #

# = (1/2) (tan ^ -1 (x) + x / (1 + x ^ 2)) #

إجابة:

#int dx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 = 1/2 (arctan (x) + x / (x ^ 2 + 1)) #

تفسير:

#int dx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 # إجراء الاستبدال

#x = tan (y) # وبالتالي

#dx = dy / (cos (y) ^ 2) #

نحن لدينا

#int dx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 equiv int dy / (cos (y) ^ 2 (1 / cos (y) ^ 4)) = int cos (y) ^ 2dy #

لكن

# d / (dy) (sin (y) cos (y)) = cos (y) ^ 2-sin (y) ^ 2 = 2 cos (y) ^ 2-1 #

ثم

#int cos (y) ^ 2 dy = 1/2 (y + sin (y) cos (y)) #

وأخيرا ، التذكير #y = arctan (x) # نحن لدينا

#int dx / (x ^ 2 + 1) ^ 2 = 1/2 (arctan (x) + x / (x ^ 2 + 1)) #