Question Number 49032 by AdqhK ÐQeQqQ last updated on 01/Dec/18
$$\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}=?? \\ $$
Answered by arvinddayama01@gmail.com. last updated on 01/Dec/18
$$\int\frac{\mathrm{1}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}{dx}\:\:\:\:\:\:\:\because{a}^{\mathrm{3}} +{b}^{\mathrm{3}} =\left({a}+{b}\right)\left({a}^{\mathrm{2}} −{ab}+{b}^{\mathrm{2}} \right) \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}=\frac{{A}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)}+\frac{{Bx}+{C}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\mathrm{1}={Ax}^{\mathrm{2}} −{Ax}+{A}+{Bx}^{\mathrm{2}} +{Bx}+{Cx}+{C} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{A}+{B}=\mathrm{0} \\ $$$$−{A}+{B}+{C}=\mathrm{0} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{A}+{C}=\mathrm{1} \\ $$$${A}=\mathrm{1}/\mathrm{3}\:\:\:\:{B}=−\mathrm{1}/\mathrm{3}\:\:\:\:\:{c}=\mathrm{2}/\mathrm{3} \\ $$$$\:\:=\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\frac{{x}−\mathrm{2}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\left({x}+\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}−\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\left({x}+\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{6}}\int\frac{\mathrm{1}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\left({x}+\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}.\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}/\mathrm{2}}{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}}{\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}}\right)\:\:+{C} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\left({x}+\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\left(\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)\:\:+{C} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\left(\frac{{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)\:\:+{C} \\ $$
Commented by AdqhK ÐQeQqQ last updated on 02/Dec/18
$${thanku}\:{very}\:{much}\:{sir} \\ $$
Answered by hknkrc46 last updated on 01/Dec/18
$$\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}=\int\frac{\mathrm{1}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}{dx} \\ $$$$=\int\left(\frac{{A}}{{x}+\mathrm{1}}\:+\:\frac{{Bx}+{C}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\right){dx}\: \\ $$$$\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}=\int\left(\frac{{A}}{{x}+\mathrm{1}}\:+\:\frac{{Bx}+{C}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\right){dx}\:\bigstar \\ $$$$\left\{\frac{\mathrm{1}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}=\underset{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)} {\frac{{A}}{{x}+\mathrm{1}}}\:+\:\underset{\left({x}+\mathrm{1}\right)} {\frac{{Bx}+{C}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}}\right\} \\ $$$$\left\{\frac{\mathrm{1}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}=\frac{{A}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}\:+\:\frac{\left({Bx}+{C}\right)\left({x}+\mathrm{1}\right)}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}\right\} \\ $$$$\left\{\frac{\mathrm{1}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}=\frac{{A}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\left({Bx}+{C}\right)\left({x}+\mathrm{1}\right)}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}\right\} \\ $$$$\left\{\mathrm{1}={A}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\left({Bx}+{C}\right)\left({x}+\mathrm{1}\right)\right\} \\ $$$$\left\{\mathrm{1}={Ax}^{\mathrm{2}} −{Ax}+{A}+{Bx}^{\mathrm{2}} +{Bx}+{Cx}+{C}\right\} \\ $$$$\left\{\mathrm{1}=\left({A}+{B}\right){x}^{\mathrm{2}} +\left({B}+{C}−{A}\right){x}+{C}+{A}\right\} \\ $$$$\left\{{A}+{B}=\mathrm{0}\:,\:{B}+{C}−{A}=\mathrm{0}\:,\:{C}+{A}=\mathrm{1}\right\} \\ $$$$\left\{{A}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\:,\:{B}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\:,\:{C}=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right\} \\ $$$$\bigstar\:\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}=\int\left(\frac{{A}}{{x}+\mathrm{1}}\:+\:\frac{{Bx}+{C}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\right){dx} \\ $$$$\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}=\int\left(\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}}{{x}+\mathrm{1}}\:+\:\frac{−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{x}+\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\right){dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\left(\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}−\frac{{x}−\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\right){dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\left(\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}−\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\right){dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\left(\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}−\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}+\frac{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\right){dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\left(\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\centerdot\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\centerdot\frac{\mathrm{1}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}}\right){dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\left(\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\centerdot\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\centerdot\frac{\mathrm{1}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }\right){dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\frac{{dx}}{{x}+\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}={I}_{\mathrm{1}} +{I}_{\mathrm{2}} +{I}_{\mathrm{3}} \:\bigstar\bigstar \\ $$$$\left\{{I}_{\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\frac{{dx}}{{x}+\mathrm{1}}\right\} \\ $$$$\left\{{I}_{\mathrm{2}} =−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}\right\} \\ $$$$\left\{{I}_{\mathrm{3}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }\right\} \\ $$$${I}_{\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\frac{{dx}}{{x}+\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\frac{\frac{{d}}{{dx}}\left({x}+\mathrm{1}\right)}{{x}+\mathrm{1}}{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{ln}\:\mid{x}+\mathrm{1}\mid+{c}_{\mathrm{1}} \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} =−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{\frac{{d}}{{dx}}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mathrm{ln}\:\mid{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\mid+{c}_{\mathrm{2}} \\ $$$${I}_{\mathrm{3}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }\:\rightarrow\:\begin{cases}{{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\mathrm{tan}\:\alpha}\\{{dx}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\mathrm{sec}\:^{\mathrm{2}} \alpha\:{d}\alpha}\\{\alpha=\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)}\end{cases} \\ $$$${I}_{\mathrm{3}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\mathrm{sec}\:^{\mathrm{2}} \alpha}{\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \mathrm{sec}\:^{\mathrm{2}} \alpha}{d}\alpha=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\int{d}\alpha=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\alpha+{c}_{\mathrm{3}} \\ $$$${I}_{\mathrm{3}} =\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)+{c}_{\mathrm{3}} \\ $$$$\bigstar\bigstar\:\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}={I}_{\mathrm{1}} +{I}_{\mathrm{2}} +{I}_{\mathrm{3}} \\ $$$$\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{ln}\:\mid{x}+\mathrm{1}\mid+{c}_{\mathrm{1}} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mathrm{ln}\:\mid{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\mid+{c}_{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)+{c}_{\mathrm{3}} \\ $$$$\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{ln}\:\mid{x}+\mathrm{1}\mid−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mathrm{ln}\:\mid{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\mid+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)+{c}_{\mathrm{1}} +{c}_{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{3}} \\ $$$$\clubsuit\:{c}_{\mathrm{1}} +{c}_{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{3}} ={c} \\ $$$$\blacklozenge\:{a}\neq\mathrm{0}\:\wedge\:\forall{x}\in\mathbb{R}\:\wedge\:\bigtriangleup_{\left({ax}^{\mathrm{2}} +{bx}+{c}\right)} ={b}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{ac}<\mathrm{0}\:\Rightarrow\begin{cases}{{ax}^{\mathrm{2}} +{bx}+{c}>\mathrm{0}\:\wedge\:\mid{ax}^{\mathrm{2}} +{bx}+{c}\mid={ax}^{\mathrm{2}} +{bx}+{c}\:,\:{a}>\mathrm{0}}\\{{ax}^{\mathrm{2}} +{bx}+{c}<\mathrm{0}\:\wedge\:\mid{ax}^{\mathrm{2}} +{bx}+{c}\mid=−\left({ax}^{\mathrm{2}} +{bx}+{c}\right)\:,\:{a}<\mathrm{0}}\end{cases} \\ $$$$\blacklozenge\:\bigtriangleup_{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}} =\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\centerdot\mathrm{1}\centerdot\mathrm{1}=−\mathrm{3}<\mathrm{0}\:\Rightarrow\mid{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\mid={x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\:\left({a}=\mathrm{1}>\mathrm{0}\right) \\ $$$$\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{ln}\:\mid{x}+\mathrm{1}\mid−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)+{c} \\ $$