Question Number 127042 by benjo_mathlover last updated on 26/Dec/20
$$\:\int_{\mathrm{1}/\sqrt{\mathrm{2}}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{\mathrm{arcsin}\:{x}}{{x}^{\mathrm{3}} }\:{dx}\:? \\ $$$$\:'\:{not}\:{nice}\:{integral}\:'\: \\ $$
Commented by liberty last updated on 26/Dec/20
Answered by liberty last updated on 26/Dec/20
$${L}=\int_{\mathrm{1}/\sqrt{\mathrm{2}}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{\mathrm{arcsin}\:{x}}{{x}^{\mathrm{3}} }\:{dx}\:=\:\left(−\frac{\mathrm{arcsin}\:{x}}{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} }\right)_{\mathrm{1}/\sqrt{\mathrm{2}}} ^{\mathrm{1}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{1}/\sqrt{\mathrm{2}}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} \sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }} \\ $$$${L}=\:\mathrm{0}\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{1}/\sqrt{\mathrm{2}}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} \sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }} \\ $$$$\:\left[\:{x}\:=\:\mathrm{sin}\:{h}\:\right]\: \\ $$$${L}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\pi/\mathrm{4}} ^{\:\pi/\mathrm{2}} \:\frac{\mathrm{cos}\:{h}\:{dh}}{\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} {h}\:\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} {h}}}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\pi/\mathrm{4}} ^{\:\pi/\mathrm{2}} \:\mathrm{cosec}\:^{\mathrm{2}} {h}\:{dh} \\ $$$${L}\:=\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\left[\mathrm{cot}\:{h}\:\right]_{\pi/\mathrm{4}} ^{\pi/\mathrm{2}} \:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 27/Dec/20
$$\mathrm{I}\:=\int_{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} ^{\mathrm{1}} \:\frac{\mathrm{arcsinx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{3}} }\mathrm{dx}\:\:\mathrm{by}\:\mathrm{parts}\:\mathrm{u}^{'} \:=\mathrm{x}^{−\mathrm{3}} \:\mathrm{and}\:\mathrm{v}=\mathrm{arcsinx}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{I}\:=\left[−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} }\mathrm{arcsinx}\right]_{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} ^{\mathrm{1}} +\int_{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} ^{\mathrm{1}} \:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} }\frac{\mathrm{dx}}{\:\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }} \\ $$$$=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left\{\frac{\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{2}×\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right\}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} ^{\mathrm{1}} \:\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} ^{\mathrm{1}} \:\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }} \\ $$$$\mathrm{changement}\:\mathrm{x}=\mathrm{sint}\:\mathrm{give}\:\int_{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} ^{\mathrm{1}} \:\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}=\int_{\frac{\pi}{\mathrm{4}}} ^{\frac{\pi}{\mathrm{2}}} \:\frac{\mathrm{cost}\:\mathrm{dt}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}\:\mathrm{cost}} \\ $$$$=\mathrm{2}\int_{\frac{\pi}{\mathrm{4}}} ^{\frac{\pi}{\mathrm{2}}} \:\:\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{1}−\mathrm{cos}\left(\mathrm{2t}\right)}=_{\mathrm{2t}=\alpha} \:\:\int_{\frac{\pi}{\mathrm{2}}} ^{\pi} \:\:\frac{\mathrm{d}\alpha}{\mathrm{1}−\mathrm{cos}\alpha}\:=_{\mathrm{tan}\left(\frac{\alpha}{\mathrm{2}}\right)=\mathrm{z}} \\ $$$$=\int_{\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{2dz}}{\left(\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}−\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }\right)}\:=\mathrm{2}\int_{\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{dz}}{\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }\:=\int_{\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{dz}}{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }=\left[−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{z}}\right]_{\mathrm{1}} ^{\infty} =\mathrm{1}\:\Rightarrow \\ $$$$\bigstar\mathrm{I}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\bigstar \\ $$