Question Number 189873 by mathocean1 last updated on 23/Mar/23
$$\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{2}} \frac{{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}}{dx}=\:? \\ $$
Answered by Ar Brandon last updated on 23/Mar/23
$${I}=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} \frac{{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} \frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}}{dx}−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} \frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}} \\ $$$$\:\:\:=\left[\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}\right)\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} \frac{{dx}}{\left({x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{ln7}}{\mathrm{2}}−\sqrt{\mathrm{3}}\left[\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{ln7}}{\mathrm{2}}−\sqrt{\mathrm{3}}\left(\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{5}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)−\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)\right) \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{ln7}}{\mathrm{2}}+\frac{\pi}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}}−\sqrt{\mathrm{3}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{5}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right) \\ $$