Question Number 63509 by mathmax by abdo last updated on 05/Jul/19
$${calculate}\:\int_{−\mathrm{1}} ^{\mathrm{1}} \left(\sqrt{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{2}} }\:−\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }\right){dx} \\ $$
Commented by Prithwish sen last updated on 05/Jul/19
$$\mathrm{2}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:}\:−\:\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }\right)\:\mathrm{dx} \\ $$$$=\:\mathrm{2}\left[\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2}}\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\mid\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }\mid\:−\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2}}\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }\:−\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\mathrm{sin}^{−\mathrm{1}} \mathrm{x}\:\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \\ $$$$=\:\mathrm{2}\left[\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\sqrt{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\mid\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{2}}\mid−\:\frac{\pi}{\mathrm{4}}\:\right]\:=\:\left(\sqrt{\mathrm{2}}\:−\:\frac{\pi}{\mathrm{2}\:}\:\right)\:+\:\mathrm{ln}\mid\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{2}}\mid \\ $$$$\mathrm{please}\:\mathrm{check}. \\ $$
Answered by MJS last updated on 05/Jul/19
$$−\underset{−\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }{dx}=−\frac{\pi}{\mathrm{2}} \\ $$$$\underset{−\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}\sqrt{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{2}} }{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left[{x}\sqrt{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{ln}\:\left({x}+\sqrt{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{2}} }\right)\right]_{−\mathrm{1}} ^{\mathrm{1}} =\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{ln}\:\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{2}}\right) \\ $$$$\underset{−\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}\left(\sqrt{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{2}} }−\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }\right){dx}=\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{ln}\:\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)\:−\frac{\pi}{\mathrm{2}} \\ $$