Question Number 142185 by mohammad17 last updated on 27/May/21
$$\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}{dx} \\ $$
Answered by MJS_new last updated on 27/May/21
$$\mathrm{I}\:\mathrm{showed}\:\mathrm{this}\:\mathrm{before}… \\ $$$${x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}=\left({x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$\mathrm{decompose}\:\mathrm{and}\:\mathrm{transform} \\ $$$$\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}=−\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}}\int\frac{{x}+\sqrt{\mathrm{2}}}{{x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}{dx}+\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}}\int\frac{{x}+\sqrt{\mathrm{2}}}{{x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}{dx}= \\ $$$$=−\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{8}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\sqrt{\mathrm{2}}}{{x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}{dx}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}+\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{8}}\int\frac{\mathrm{2}{x}+\sqrt{\mathrm{2}}}{{x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}{dx}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}= \\ $$$$=−\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{8}}\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)\:+\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}}\mathrm{arctan}\:\left(\sqrt{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{1}\right)\:+\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{8}}\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)\:+\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}}\mathrm{arctan}\:\left(\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)\:= \\ $$$$=\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{8}}\mathrm{ln}\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}\:+\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}}\left(\mathrm{arctan}\:\left(\sqrt{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{1}\right)\:+\mathrm{arctan}\:\left(\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)\right)\:+{C} \\ $$
Answered by Ndala last updated on 29/May/21
$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)−\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}{dx} \\ $$$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}{dx} \\ $$$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}+{x}^{−\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} +{x}^{−\mathrm{2}} +\mathrm{2}−\mathrm{2}}{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}−{x}^{−\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} +{x}^{−\mathrm{2}} +\mathrm{2}−\mathrm{2}}{dx} \\ $$$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}}{\left({x}−{x}^{−\mathrm{1}} \right)^{\mathrm{2}} +\left(\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{d}\left({x}−{x}^{−\mathrm{1}} \right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}}{\left({x}+{x}^{−\mathrm{1}} \overset{\mathrm{2}} {\right)}−\left(\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{d}\left(\mathrm{x}+{x}^{−\mathrm{1}} \right) \\ $$$$\mathrm{I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\centerdot\mathrm{arctg}\left(\frac{\mathrm{x}−{x}^{−\mathrm{1}} }{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{ln}\:\mid\frac{{x}+{x}^{−\mathrm{1}} −\sqrt{\mathrm{2}}}{{x}+{x}^{−\mathrm{1}} +\sqrt{\mathrm{2}}}\mid+\mathrm{c} \\ $$$$\mathrm{I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\centerdot\mathrm{arctg}\left(\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{\:{x}\sqrt{\mathrm{2}}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{ln}\:\mid\frac{{x}^{\mathrm{2}} −{x}\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}}\mid+\mathrm{c} \\ $$