Question Number 109509 by bemath last updated on 24/Aug/20
$$\:\:\frac{{bemath}}{\underset{{i}={cooll}} {\overset{{nice}} {\sum}}\left({joss}\right)_{{i}} }\: \\ $$$$ \\ $$$$\int\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} \:{dx}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}} \\ $$
Answered by Dwaipayan Shikari last updated on 24/Aug/20
$$\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}}−\frac{\mathrm{25}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}} \\ $$$$\int\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}−\mathrm{25}{log}\left({x}+\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\right) \\ $$$$\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}+\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}{log}\left({x}+\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\right)−\mathrm{25}{log}\left({x}+\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\right) \\ $$$$\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\:−\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}{log}\left({x}+\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\right)+{C} \\ $$
Answered by john santu last updated on 24/Aug/20
$${consider}\:\frac{{d}}{{dx}}\:\left(\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\:\right)\:=\:\frac{\mathrm{2}{x}}{\mathrm{2}\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\:\frac{{x}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}} \\ $$$${I}=\:\int\:{x}\:\left(\frac{{x}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}}\:\right){dx}\:=\:\int\:{x}\:{d}\left(\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\right) \\ $$$${by}\:{parts}\:\rightarrow\begin{cases}{{u}={x}\Rightarrow{du}={dx}}\\{{v}=\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}}\end{cases} \\ $$$${I}={x}\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\:−\int\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\:{dx} \\ $$$${the}\:{second}\:{integral} \\ $$$${set}\:{x}\:=\:\mathrm{5tan}\:{q}\:\Rightarrow{dx}\:=\:\mathrm{5sec}\:^{\mathrm{2}} {q}\:{dq} \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} =\int\sqrt{\mathrm{25}\left(\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} {q}+\mathrm{1}\right)}\:\left(\mathrm{5sec}\:^{\mathrm{2}} {q}\:{dq}\right) \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} =\mathrm{25}\int\mathrm{sec}\:^{\mathrm{3}} {q}\:{dq}\: \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} =\mathrm{25}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{tan}\:{q}.\mathrm{sec}\:{q}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\:\mid\mathrm{tan}\:\left(\frac{{q}}{\mathrm{2}}+\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right)\mid\:+{c}\right. \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} =\:\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}\left(\frac{{x}}{\mathrm{5}}.\frac{\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}}{\mathrm{5}}\right)\:+\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\:\mid\mathrm{tan}\:\left(\frac{\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{{x}}{\mathrm{5}}\right)}{\mathrm{2}}+\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right)\mid+{c} \\ $$
Answered by 1549442205PVT last updated on 25/Aug/20
$$\mathrm{Put}\:\mathrm{x}=\mathrm{5tant}\Rightarrow\mathrm{dx}=\mathrm{5}\left(\mathrm{1}+\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}\right)\mathrm{dt} \\ $$$$\int\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} \:{dx}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}}=\mathrm{5}\int\frac{\mathrm{25tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}\left(\mathrm{1}+\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}\right)}{\mathrm{5}\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}}}\mathrm{dt} \\ $$$$=\mathrm{25}\int\frac{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}}{\mathrm{cos}^{\mathrm{3}} \mathrm{t}}\mathrm{dt}=\mathrm{25}\int\left(\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}}{\mathrm{cos}^{\mathrm{3}} \mathrm{t}}\mathrm{dt}\right. \\ $$$$=\mathrm{25}\int\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{cos}^{\mathrm{3}} \mathrm{t}}−\mathrm{25}\int\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{cost}}=\mathrm{25}\left(\mathrm{A}−\mathrm{B}\right) \\ $$$$\mathrm{B}=\int\mathrm{sectdt}=\mathrm{ln}\mid\mathrm{sect}+\mathrm{tant}\mid \\ $$$$\mathrm{A}=\int\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{cos}^{\mathrm{3}} \mathrm{t}}=\int\frac{\mathrm{dtant}}{\mathrm{cost}}=\frac{\mathrm{tant}}{\mathrm{cost}}−\int\mathrm{tant}.\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{cost}}\right)'\mathrm{dt} \\ $$$$=\frac{\mathrm{tant}}{\mathrm{cost}}−\int\mathrm{tant}.\mathrm{tant}.\mathrm{sectdt} \\ $$$$=\frac{\mathrm{tant}}{\mathrm{cost}}−\int\frac{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}}{\mathrm{cos}^{\mathrm{3}} \mathrm{t}}=\frac{\mathrm{tant}}{\mathrm{cost}}−\int\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}}{\mathrm{cos}^{\mathrm{3}} \mathrm{t}}\mathrm{dt} \\ $$$$=\frac{\mathrm{tant}}{\mathrm{cost}}+\int\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{cost}}−\mathrm{A} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{2A}=\frac{\mathrm{tant}}{\mathrm{cost}}+\mathrm{ln}\mid\mathrm{sect}+\mathrm{tant}\mid \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{A}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}.\frac{\mathrm{tant}}{\mathrm{cost}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\mid\mathrm{sect}+\mathrm{tant}\mid \\ $$$$\mathrm{Therefore},\mathrm{we}\:\mathrm{obtain} \\ $$$$\mathrm{F}=\int\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} \:{dx}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}}=\mathrm{25}\left(\mathrm{A}−\mathrm{B}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}\left(\frac{\mathrm{tant}}{\mathrm{cost}}+\mathrm{ln}\mid\mathrm{sect}+\mathrm{tant}\mid\right)−\mathrm{25}\left(\mathrm{ln}\mid\mathrm{sect}+\mathrm{tant}\mid\right)+\mathrm{C} \\ $$$$=\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}\left(\frac{\boldsymbol{\mathrm{tant}}}{\boldsymbol{\mathrm{cost}}}−\boldsymbol{\mathrm{ln}}\mid\boldsymbol{\mathrm{sect}}+\boldsymbol{\mathrm{tant}}\mid\right)+\boldsymbol{\mathrm{C}}\: \\ $$$$\mathrm{since}\:\mathrm{tant}=\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{5}},\mathrm{cost}=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{t}}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{25}}}}=\frac{\mathrm{5}}{\:\sqrt{\mathrm{25}+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }},\mathrm{sect}=\frac{\sqrt{\mathrm{25}+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{5}} \\ $$$$\mathrm{Consequently}, \\ $$$$\boldsymbol{\mathrm{F}}=\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}\left(\frac{\boldsymbol{\mathrm{x}}\sqrt{\mathrm{25}+\boldsymbol{\mathrm{x}}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{25}}−\boldsymbol{\mathrm{ln}}\mid\frac{\sqrt{\mathrm{25}+\boldsymbol{\mathrm{x}}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{5}}+\frac{\boldsymbol{\mathrm{x}}}{\mathrm{5}}\mid+\boldsymbol{\mathrm{C}}\right. \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 24/Aug/20
$$\mathrm{I}\:=\int\:\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }{\:\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{25}}}\:\mathrm{dx}\:\:\mathrm{by}\:\mathrm{parts}\:\mathrm{u}^{'} \:=\frac{\mathrm{x}}{\:\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{25}}}\:\mathrm{snd}\:\mathrm{v}\:=\mathrm{x}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{I}\:=\mathrm{x}\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\:−\int\:\:\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\:\mathrm{dx}\:\:\mathrm{but}\: \\ $$$$\int\:\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}\mathrm{dx}\:=_{\mathrm{x}=\mathrm{5sh}\left(\mathrm{t}\right)} \:\:\:\int\:\:\mathrm{5ch}\left(\mathrm{t}\right)\left(\mathrm{5cht}\right)\mathrm{dt}\:=\mathrm{25}\:\int\:\frac{\mathrm{1}+\mathrm{ch}\left(\mathrm{2t}\right)}{\mathrm{2}}\mathrm{dt} \\ $$$$=\frac{\mathrm{25t}}{\mathrm{2}}\:\:+\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{4}}\mathrm{sh}\left(\mathrm{2t}\right)\:+\mathrm{c}\:=\frac{\mathrm{25t}}{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}\mathrm{sh}\left(\mathrm{t}\right)\mathrm{ch}\left(\mathrm{t}\right)\:+\mathrm{c} \\ $$$$=\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}\:\mathrm{argsh}\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{5}}\right)++\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}\mathrm{x}\sqrt{\mathrm{1}+\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} }\:\:+\mathrm{c} \\ $$$$=\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{5}}+\sqrt{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{25}}}\right)\:+\frac{\mathrm{5x}}{\mathrm{2}}\sqrt{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{25}}}\:+\mathrm{c}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{I}\:=\mathrm{x}\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{25}}−\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{5}}\:+\sqrt{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{25}}}\right)+\frac{\mathrm{5x}}{\mathrm{2}}\sqrt{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{25}}}\:+\mathrm{C} \\ $$