Question Number 150696 by tabata last updated on 14/Aug/21
$$\left(\mathrm{1}\right)\int\:{x}\:{tanx}\:{dx} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\:\int\:\left(\sqrt{{tanx}}+\sqrt{{cotx}}\right){dx} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{3}\right)\int\:\frac{{sinx}+{cosx}}{\:\sqrt{{sinx}\:{cosx}}}\:{dx} \\ $$
Commented by Ar Brandon last updated on 14/Aug/21
$$\left(\mathrm{2}\right)\Leftrightarrow\left(\mathrm{3}\right) \\ $$
Commented by puissant last updated on 14/Aug/21
$$\left.\mathrm{2}\right) \\ $$$$\int\left(\sqrt{{tanx}}+\sqrt{{cotanx}}\right){dx}={K} \\ $$$$\Rightarrow\:{K}=\int\left(\sqrt{{tanx}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{{tanx}}}\right){dx} \\ $$$$\Rightarrow\:{K}=\int\frac{{tanx}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{{tanx}}}{dx} \\ $$$${u}=\sqrt{{tanx}}\rightarrow{du}=\frac{\mathrm{1}+{tan}^{\mathrm{2}} {x}}{\mathrm{2}\sqrt{{tanx}}}{dx} \\ $$$$\Rightarrow\:{dx}=\frac{\mathrm{2}{u}}{\mathrm{1}+{u}^{\mathrm{4}} }{du} \\ $$$${K}=\int\frac{{u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{{u}}×\frac{\mathrm{2}{u}}{\mathrm{1}+{u}^{\mathrm{4}} }{du} \\ $$$$\Rightarrow\:{K}=\mathrm{2}\int\frac{\mathrm{1}+{u}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+{u}^{\mathrm{4}} }{du}\:\rightarrow\:{K}=\mathrm{2}\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{u}^{\mathrm{2}} }}{{u}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{{u}^{\mathrm{2}} }}{du} \\ $$$$\Rightarrow\:{K}=\mathrm{2}\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{u}^{\mathrm{2}} }}{\left({u}−\frac{\mathrm{1}}{{u}}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}}{du} \\ $$$${t}={u}−\frac{\mathrm{1}}{{u}}\:\rightarrow\:{dt}=\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{u}^{\mathrm{2}} }\right){du} \\ $$$$\Rightarrow\:{K}=\mathrm{2}\int\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}}\:=\:\frac{\mathrm{2}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}{arctan}\left(\frac{{t}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\right)+{C} \\ $$$$\because\:{K}=\sqrt{\mathrm{2}}{arctan}\left(\frac{{u}−\frac{\mathrm{1}}{{u}}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\right)+{C} \\ $$$$\Rightarrow\Rightarrow\:\because\:{K}=\sqrt{\mathrm{2}}{arctan}\left(\frac{{tanx}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}{tanx}}}\right)+{C}.. \\ $$
Answered by Ar Brandon last updated on 14/Aug/21
$$\mathcal{I}=\int\sqrt{\mathrm{tanx}}\mathrm{dx}\:,\:\mathrm{t}^{\mathrm{2}} =\mathrm{tanx}\:\Rightarrow\mathrm{2tdt}=\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{4}} \right)\mathrm{dx} \\ $$$$\:\:\:=\int\frac{\mathrm{2t}^{\mathrm{2}} \mathrm{dt}}{\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{4}} }=\int\frac{\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)+\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{\mathrm{t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}\mathrm{dt} \\ $$$$\:\:\:=\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }}\mathrm{dt}+\int\frac{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }}\mathrm{dt}=\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }}{\left(\mathrm{t}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}}\mathrm{dt}+\int\frac{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }}{\left(\mathrm{t}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}}\mathrm{dt} \\ $$$$\:\:\:=\int\frac{\mathrm{du}}{\mathrm{u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}}+\int\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{v}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}}=\frac{\mathrm{arctan}\left(\mathrm{u}/\sqrt{\mathrm{2}}\right)}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}−\frac{\mathrm{arctanh}\left(\mathrm{v}/\sqrt{\mathrm{2}}\right)}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}+\mathrm{C} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{ln}\mid\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} −\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\mathrm{1}}\mid+\mathrm{C} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{tanx}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2tanx}}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{ln}\mid\frac{\mathrm{tanx}+\sqrt{\mathrm{2tanx}}+\mathrm{1}}{\mathrm{tanx}−\sqrt{\mathrm{2tanx}}+\mathrm{1}}\mid+\mathrm{C} \\ $$
Commented by Ar Brandon last updated on 14/Aug/21
$$\mathrm{Similarly}\:\mathrm{for}\:\int\sqrt{\mathrm{cot}{x}}{dx},\:{t}^{\mathrm{2}} =\mathrm{cot}{x}\Rightarrow\mathrm{2}{tdt}=−\left(\mathrm{1}+{t}^{\mathrm{4}} \right){dx} \\ $$$$\int\sqrt{\mathrm{cot}{x}}{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{ln}\mid\frac{\mathrm{cot}{x}+\sqrt{\mathrm{2cot}{x}}+\mathrm{1}}{\mathrm{cot}{x}−\sqrt{\mathrm{2cot}{x}}+\mathrm{1}}\mid−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{cot}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2cot}{x}}}\right)+{C} \\ $$