Question Number 137037 by JulioCesar last updated on 29/Mar/21
Answered by mathmax by abdo last updated on 29/Mar/21
$$\mathrm{I}=\int\:\frac{\mathrm{dx}}{\left(\mathrm{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{8}\right)^{\mathrm{2}} }\:\left(\mathrm{compolex}\:\mathrm{method}\right)\:\Rightarrow\mathrm{I}=\int\:\frac{\mathrm{dx}}{\left(\mathrm{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2x}+\mathrm{4}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2x}+\mathrm{4}=\mathrm{0}\rightarrow\Delta^{'} =−\mathrm{3}\:\Rightarrow\mathrm{x}_{\mathrm{1}} =−\mathrm{1}+\mathrm{i}\sqrt{\mathrm{3}}=\mathrm{2}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{i}\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\right)=\mathrm{2e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \\ $$$$\mathrm{x}_{\mathrm{2}} =−\mathrm{1}−\mathrm{i}\sqrt{\mathrm{3}}=\mathrm{2e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \:\Rightarrow\mathrm{I}=\int\:\:\frac{\mathrm{dx}}{\left(\mathrm{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}−\mathrm{2e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \right)^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}−\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \right)} \\ $$$$=\int\:\:\frac{\mathrm{dx}}{\left(\mathrm{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \left(\frac{\mathrm{x}−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }{\mathrm{x}−\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }\right)^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}−\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \right)^{\mathrm{4}} } \\ $$$$\mathrm{changement}\:\frac{\mathrm{x}−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }{\mathrm{x}−\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }=\mathrm{z}\:\Rightarrow\mathrm{x}−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} =\mathrm{zx}−\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \:\mathrm{z}\:\Rightarrow \\ $$$$\left(\mathrm{1}−\mathrm{z}\right)\mathrm{x}=\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} −\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \mathrm{z}\:\Rightarrow\mathrm{x}\:=\frac{\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \mathrm{z}−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }{\mathrm{z}−\mathrm{1}}\:\Rightarrow \\ $$$$\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dz}}=\frac{\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \left(\mathrm{z}−\mathrm{1}\right)−\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \mathrm{z}+\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }{\left(\mathrm{z}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{2isin}\left(\frac{\pi}{\mathrm{3}}\right)}{\left(\mathrm{z}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{2i}\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}}{\left(\mathrm{z}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{i}\sqrt{\mathrm{3}}}{\left(\mathrm{z}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\mathrm{x}−\mathrm{2}=\frac{\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \mathrm{z}−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }{\mathrm{z}−\mathrm{1}}−\mathrm{2}\:=\frac{\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \mathrm{z}−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} −\mathrm{2z}+\mathrm{2}}{\mathrm{z}−\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{x}−\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \:=\frac{\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \mathrm{z}−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }{\mathrm{z}−\mathrm{1}}−\mathrm{e}^{\frac{−\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \:=\frac{−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} +\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }{\mathrm{z}−\mathrm{1}}\:=\frac{−\mathrm{i}\sqrt{\mathrm{3}}}{\left(\mathrm{z}−\mathrm{1}\right)}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{I}\:=\:\int\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\left(\frac{\left(\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} −\mathrm{2}\right)\mathrm{z}+\mathrm{2}−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} }{\mathrm{z}−\mathrm{1}}\right)^{\mathrm{2}} .\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\frac{−\mathrm{i}\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{z}−\mathrm{1}}\right)^{\mathrm{4}} }\frac{\mathrm{i}\sqrt{\mathrm{3}}}{\left(\mathrm{z}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{dz} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{i}\sqrt{\mathrm{3}}\right)^{\mathrm{3}} }\int\:\:\:\:\frac{\left(\mathrm{z}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}} }{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\alpha\mathrm{z}\:+\beta\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{dz}\:\:\:\:\:\:\:\left(\alpha=\left(\mathrm{e}^{−\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} −\mathrm{2}\right)\:\mathrm{and}\:\beta=\mathrm{2}−\mathrm{e}^{\frac{\mathrm{2i}\pi}{\mathrm{3}}} \right)\:\mathrm{but} \\ $$$$\int\:\:\frac{\left(\mathrm{z}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}} }{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\alpha\mathrm{z}+\beta\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{dz}\:=\int\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\alpha\mathrm{z}+\beta\right)^{\mathrm{2}} }\sum_{\mathrm{k}=\mathrm{0}} ^{\mathrm{4}} \:\mathrm{C}_{\mathrm{4}} ^{\mathrm{k}} \:\mathrm{z}^{\mathrm{k}} \left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}−\mathrm{k}} \:\mathrm{dz} \\ $$$$=\sum_{\mathrm{k0}} ^{\mathrm{4}} \:\mathrm{C}_{\mathrm{4}} ^{\mathrm{k}} \left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{k}} \int\:\frac{\mathrm{z}^{\mathrm{k}−\mathrm{2}} }{\left(\alpha\mathrm{z}+\beta\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{dz} \\ $$$$=_{\alpha\mathrm{z}+\beta=\mathrm{t}} \:\:\sum_{\mathrm{k}=\mathrm{0}} ^{\mathrm{4}} \:\mathrm{C}_{\mathrm{4}} ^{\mathrm{k}} \left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{k}} \:\int\:\:\frac{\left(\frac{\mathrm{t}−\beta}{\alpha}\right)^{\mathrm{k}−\mathrm{2}} }{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\frac{\mathrm{dt}}{\alpha} \\ $$$$=\sum_{\mathrm{k}=\mathrm{0}} ^{\mathrm{4}} \:\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{k}} \:\mathrm{C}_{\mathrm{4}} ^{\mathrm{k}} \frac{\mathrm{1}}{\alpha^{\mathrm{k}−\mathrm{1}} }\:\int\:\:\:\frac{\left(\mathrm{t}−\beta\right)^{\mathrm{k}−\mathrm{2}} }{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\mathrm{dt}\:\:\mathrm{and} \\ $$$$\mathrm{I}_{\mathrm{k}} =\int\:\:\frac{\left(\mathrm{t}−\beta\right)^{\mathrm{k}−\mathrm{2}} }{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\mathrm{dt}\:\mathrm{are}\:\mathrm{eazy}\:\mathrm{to}\:\mathrm{find}…. \\ $$
Answered by MJS_new last updated on 30/Mar/21
$$\int\frac{{dx}}{\left({x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{8}\right)^{\mathrm{2}} }= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[\mathrm{Ostrogradski}\right] \\ $$$$=−\frac{{x}}{\mathrm{24}\left({x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{8}\right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{12}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{8}}= \\ $$$$=−\frac{{x}}{\mathrm{24}\left({x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{8}\right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{144}}\int\frac{{dx}}{{x}−\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{144}}\int\frac{{x}+\mathrm{4}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{4}}{dx}= \\ $$$$=−\frac{{x}}{\mathrm{24}\left({x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{8}\right)}−\frac{\mathrm{ln}\:\mid{x}−\mathrm{2}\mid}{\mathrm{144}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{288}}\int\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{4}}{dx}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{48}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{4}}= \\ $$$$=−\frac{{x}}{\mathrm{24}\left({x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{8}\right)}−\frac{\mathrm{ln}\:\mid{x}−\mathrm{2}\mid}{\mathrm{144}}+\frac{\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{4}\right)}{\mathrm{288}}+\frac{\sqrt{\mathrm{3}}\mathrm{arctan}\:\frac{{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}}{\mathrm{144}}+{C} \\ $$
Commented by JulioCesar last updated on 02/Apr/21
I don't understand sir