Question Number 187898 by cortano12 last updated on 23/Feb/23
$$\:\:\int\:\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cos}\:\mathrm{x}}{\mathrm{cos}\:\mathrm{x}+\mathrm{sin}\:\mathrm{x}−\mathrm{1}}\:\mathrm{dx}=? \\ $$
Answered by horsebrand11 last updated on 24/Feb/23
$$\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\:\frac{\mathrm{2}−\mathrm{2cos}\:{x}}{\mathrm{cos}\:{x}+\mathrm{sin}\:−\mathrm{1}}\:{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\:\frac{\left(\mathrm{1}−\mathrm{cos}\:{x}+\mathrm{sin}\:{x}\right)−\left(\mathrm{cos}\:{x}+\mathrm{sin}\:{x}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{cos}\:{x}+\mathrm{sin}\:{x}−\mathrm{1}}\:{dx} \\ $$$$=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{sin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}+\mathrm{cos}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}}{\mathrm{sin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{cos}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}}\:{dx} \\ $$$$=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\:\frac{{d}\left(\mathrm{sin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{cos}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}\right)}{\mathrm{sin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{cos}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}}\:{dx} \\ $$$$=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\:\mid\mathrm{sin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{cos}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}\mid+{c}\: \\ $$
Commented by Ar Brandon last updated on 24/Feb/23
$$=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\int\frac{{d}\left(\mathrm{sin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{cos}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}\right)}{\mathrm{sin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}−\mathrm{cos}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}}{dx} \\ $$
Answered by Ar Brandon last updated on 23/Feb/23
$${I}=\int\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cos}{x}}{\mathrm{cos}{x}+\mathrm{sin}{x}−\mathrm{1}}{dx}\:,\:{t}=\mathrm{tan}\frac{{x}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:=\int\frac{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+{t}^{\mathrm{2}} }}{\frac{\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+{t}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{2}{t}}{\mathrm{1}+{t}^{\mathrm{2}} }−\mathrm{1}}\centerdot\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{1}+{t}^{\mathrm{2}} }{dt}=\mathrm{4}\int\frac{{t}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{2}{t}−\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{1}+{t}^{\mathrm{2}} \right)}{dt} \\ $$$$\:\:=−\mathrm{2}\int\frac{{t}}{\left({t}−\mathrm{1}\right)\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}=\mathrm{2}\int\left(\frac{{t}−\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({t}−\mathrm{1}\right)}\right){dt} \\ $$$$\:\:=\frac{\mathrm{ln}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}−\mathrm{arctan}\left({t}\right)−\mathrm{ln}\mid{t}−\mathrm{1}\mid+{C} \\ $$$$\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left(\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \left(\frac{{x}}{\mathrm{2}}\right)+\mathrm{1}\right)−\frac{{x}}{\mathrm{2}}−\mathrm{ln}\mid\mathrm{tan}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}}\right)−\mathrm{1}\mid+{C} \\ $$