Question Number 132799 by Ñï= last updated on 16/Feb/21
$$\int\frac{{dx}}{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{4}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{\mathrm{1}+{ix}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{\mathrm{1}−{ix}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{e}^{−{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} \int\frac{{d}\left({e}^{{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} {x}\right)}{\mathrm{1}+\left({e}^{{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} {x}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{e}^{{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} \int\frac{{d}\left({e}^{−{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} \right){x}}{\mathrm{1}+\left({e}^{−{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} {x}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{e}^{−{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} {tan}^{−\mathrm{1}} \left({e}^{{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} {x}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{e}^{{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} {tan}^{−\mathrm{1}} \left({e}^{−{i}\frac{\pi}{\mathrm{4}}} {x}\right)+{C} \\ $$$$={Question}\:{is}\:{how}\:{to}\:{continue}\:{finish}\:{it}? \\ $$
Commented by Ar Brandon last updated on 16/Feb/21
$$\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}=\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} =\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} −\left(\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{x}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$=\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{x}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{ax}+\mathrm{b}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{x}+\mathrm{1}}+\frac{\mathrm{cx}+\mathrm{d}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{x}+\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{a}+\mathrm{c}=\mathrm{0},\:\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{a}+\mathrm{b}−\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{c}+\mathrm{d}=\mathrm{0},\:\mathrm{a}+\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{b}+\mathrm{c}−\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{d}=\mathrm{0},\:\mathrm{b}+\mathrm{d}=\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{b}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}=\mathrm{d},\:\mathrm{a}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}},\:\mathrm{c}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}} \\ $$
Commented by MJS_new last updated on 16/Feb/21
$$\mathrm{arctan}\:\left({a}+{b}\mathrm{i}\right)\:= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\pi\mathrm{sign}\:{a}\:+\mathrm{arctan}\:\frac{{b}−\mathrm{1}}{{a}}\:−\mathrm{arctan}\:\frac{{b}+\mathrm{1}}{{a}}\right)+\frac{\mathrm{i}}{\mathrm{4}}\mathrm{ln}\:\frac{{a}^{\mathrm{2}} +\left({b}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{{a}^{\mathrm{2}} +\left({b}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\mathrm{that}'\mathrm{s}\:\mathrm{why}\:\mathrm{I}'\mathrm{d}\:\mathrm{rather}\:\mathrm{not}… \\ $$
Answered by MJS_new last updated on 16/Feb/21
$$\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}−\frac{\sqrt{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}}{dx}= \\ $$$$=\int\frac{\mathrm{2}{x}+\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\left({x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}\left({x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)}−\frac{\mathrm{2}{x}−\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\left({x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}\left({x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)}{dx}= \\ $$$$=\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{8}}\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)\:+\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}}\mathrm{arctan}\:\left(\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)\:−\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{8}}\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{1}\right)\:+\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}}\mathrm{arctan}\:\left(\sqrt{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{1}\right)\:+{C} \\ $$
Commented by Ñï= last updated on 16/Feb/21
$${I}\:{want}\:{to}\:{know}\:{how}\:{to}\:{use}\:\mathrm{arc}{tan}\:{fuction}\:{to}\:{get}\:{it}\:{back}. \\ $$$${This}\:{method}\:{I}\:{already}\:{get}\:{it}.{sir}. \\ $$
Answered by Ar Brandon last updated on 16/Feb/21
$$\int\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)−\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}\mathrm{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}\mathrm{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}\mathrm{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}\mathrm{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}\mathrm{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}{\left(\mathrm{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}}\mathrm{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}{\left(\mathrm{x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}}\mathrm{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{du}}{\mathrm{u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{v}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}}=\frac{\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{u}/\sqrt{\mathrm{2}}\right)}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}+\frac{\mathrm{tanh}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{v}/\sqrt{\mathrm{2}}\right)}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}+\mathcal{C} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{x}}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{ln}\mid\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{x}+\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{x}+\mathrm{1}}\mid+\mathrm{C} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 16/Feb/21
$$\mathrm{for}\:\mathrm{that}\:\mathrm{find}\:\mathrm{arctan}\left(\mathrm{x}+\mathrm{iy}\right)… \\ $$