Question Number 121500 by bramlexs22 last updated on 08/Nov/20
$$\:\left(\mathrm{1}\right)\:\int\:\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}}\:? \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\:\mathrm{arc}\:\mathrm{tan}\:\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{3}}\right)−\mathrm{arc}\:\mathrm{tan}\:\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{3}}\right)=\:\mathrm{arc}\:\mathrm{tan}\:\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{5}}\right) \\ $$
Commented by benjo_mathlover last updated on 08/Nov/20
$$\mathrm{i}\:\mathrm{think}\:\mathrm{it}\:\mathrm{should}\:\mathrm{be}\: \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\:\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{3}}\right)−\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2}}\right)=\:\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{5}}\right) \\ $$$$\mathrm{let}\:\mathrm{x}\:=\:\mathrm{6}\psi\:\Rightarrow\:\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{2}\psi\right)−\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{3}\psi\right)=\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{5}}\right) \\ $$$$\Leftrightarrow\:\frac{\mathrm{2}\psi−\mathrm{3}\psi}{\mathrm{1}+\mathrm{6}\psi^{\mathrm{2}} }\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{5}}\:;\:\mathrm{6}\psi^{\mathrm{2}} +\mathrm{5}\psi+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{2}\psi+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3}\psi+\mathrm{1}\right)=\mathrm{0}\:\rightarrow\begin{cases}{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mathrm{x}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}};\mathrm{x}\:=−\mathrm{3}}\\{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mathrm{x}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}};\:\mathrm{x}=−\mathrm{2}}\end{cases} \\ $$
Answered by Ar Brandon last updated on 09/Nov/20
$$\mathrm{1}\backslash\mathcal{I}=\int\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)−\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}\right)}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}}\mathrm{dx} \\ $$$$\:\:\:\mathrm{6}\mathcal{I}=\int\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}}\mathrm{dx}−\int\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}}{\mathrm{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}}\mathrm{dx} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}\mathrm{dx}−\int\frac{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}\mathrm{dx} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}{\left(\mathrm{x}−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{x}}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{8}}\mathrm{dx}−\int\frac{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}{\left(\mathrm{x}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{x}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}}\mathrm{dx} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\int\frac{\mathrm{du}}{\mathrm{u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{8}}−\int\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{v}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{Arctan}\left(\frac{\mathrm{u}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{Arctanh}\left(\frac{\mathrm{v}}{\mathrm{2}}\right)+\mathcal{C} \\ $$
Answered by MJS_new last updated on 09/Nov/20
$$\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}}=\int\frac{{dx}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}\right)}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{12}}\int\left(\frac{{x}+\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}−\frac{{x}−\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}\right){dx}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{12}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{24}}\int\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}{dx}+ \\ $$$$+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{12}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{24}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}{dx}= \\ $$$$=\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{24}}\mathrm{arctan}\:\frac{\sqrt{\mathrm{2}}\left({x}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{24}}\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}\right)\:+ \\ $$$$+\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{24}}\mathrm{arctan}\:\frac{\sqrt{\mathrm{2}}\left({x}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{24}}\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}\right)\:+{C} \\ $$
Answered by TANMAY PANACEA last updated on 09/Nov/20
$$\left.\mathrm{1}\right)\int\frac{\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }}{{x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{9}}{{x}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{2}}{dx} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{2}} }\right)−\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{2}} }\right)}{{x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{9}}{{x}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{2}}{dx} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{{d}\left({x}−\frac{\mathrm{3}}{{x}}\right)}{\left({x}−\frac{\mathrm{3}}{{x}\:}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{8}}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{{d}\left({x}+\frac{\mathrm{3}}{{x}}\right)}{\left({x}+\frac{\mathrm{3}}{{x}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}×\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{8}}}{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{{x}−\frac{\mathrm{3}}{{x}}}{\:\sqrt{\mathrm{8}}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}×\mathrm{2}}{ln}\left(\frac{{x}−\frac{\mathrm{3}}{{x}}−\mathrm{2}}{{x}−\frac{\mathrm{3}}{{x}}+\mathrm{2}}\right)+{c} \\ $$