Question Number 74886 by abdomathmax last updated on 03/Dec/19
$${calculate}\:\int\:\:\frac{{x}+\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{3}} +{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }{dx} \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 15/Dec/19
$${let}\:{I}\:=\int\:\:\frac{{x}+\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{3}} +{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }{dx}\:{let}\:{decompose}\:{F}\left({x}\right)=\frac{{x}+\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{3}} +{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$${we}\:{have}\:{x}^{\mathrm{3}} \:+{x}−\mathrm{2}\:={x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}\:+{x}−\mathrm{1}\:=\left({x}−\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}\right)+{x}−\mathrm{1} \\ $$$$=\left({x}−\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{2}\right)\:\Rightarrow{F}\left({x}\right)=\frac{{x}+\mathrm{1}}{\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{{a}}{{x}−\mathrm{1}}\:+\frac{{b}}{\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:+\frac{{cx}+{d}}{{x}^{\mathrm{2}} \:+{x}+\mathrm{2}}\:+\frac{{ex}\:+{f}}{\left({x}^{\mathrm{2}} \:+{x}+\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$${b}=\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} {F}\left({x}\right)\mid_{{x}=\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{4}^{\mathrm{2}} }\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}} \\ $$$${lim}_{{x}\rightarrow+\infty} {xF}\left({x}\right)=\mathrm{0}={a}+{c}\:\Rightarrow{c}=−{a}\:\Rightarrow \\ $$$${F}\left({x}\right)=\frac{{a}}{{x}−\mathrm{1}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:+\frac{−{ax}+{d}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{2}}\:+\frac{{ex}\:+{f}}{\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$${F}\left(\mathrm{0}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\:=−{a}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\:+\frac{{d}}{\mathrm{2}}\:+\frac{{f}}{\mathrm{4}}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{1}=−\mathrm{4}{a}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:+\mathrm{2}{d}\:+{f}\:\Rightarrow−\mathrm{4}{a}+\mathrm{2}{d}+{f}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}} \\ $$$${F}\left(\mathrm{2}\right)=\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{64}}\:={a}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\:+\frac{−\mathrm{2}{a}+{d}}{\mathrm{8}}\:+\frac{\mathrm{2}{e}\:+{f}}{\mathrm{64}}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{3}\:=\mathrm{64}{a}\:+\mathrm{8}\:+\mathrm{8}\left(−\mathrm{2}{a}+{d}\right)+\mathrm{2}{e}+{f}\:\Rightarrow\mathrm{3}=\mathrm{48}{a}\:+\mathrm{8}\:+\mathrm{8}{d}\:+\mathrm{2}{e}+{f}\:\Rightarrow \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{48}{a}+\mathrm{8}{d}+\mathrm{2}{e}+{f}\:=−\mathrm{5} \\ $$$${we}\:{form}\:{a}\:{system}\:{with}\:\mathrm{4}\:{equation}\:{with}\:{unknown}\:{a}\:,{d}\:,{e}\:{and}\:{f} \\ $$$${to}\:{get}\:{the}\:{value}\:{any}\:{way}\:\:{we}\:{get} \\ $$$${I}\:={aln}\mid{x}−\mathrm{1}\mid−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}\left({x}−\mathrm{1}\right)}\:+\int\frac{−{ax}+{d}}{\left.{x}^{\mathrm{2}} \:\right){x}+\mathrm{2}}{dx}\:+\int\:\:\frac{{ex}+{f}}{\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$…{be}\:{continued}… \\ $$