Question Number 38714 by maxmathsup by imad last updated on 28/Jun/18
$${calculate}\:\:\:\int_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{6}} \:\:\:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\left[{x}\right]} }{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{2}} \left[{x}\right]}{dx} \\ $$
Commented by abdo mathsup 649 cc last updated on 29/Jun/18
$${I}\:=\:\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{\mathrm{5}} \:\int_{{k}} ^{{k}+\mathrm{1}} \:\:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{k}} }{\mathrm{1}+{kx}^{\mathrm{2}} }{dx} \\ $$$$=\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{\mathrm{5}} \:\left(−\mathrm{1}\right)^{{k}} \:\:\int_{{k}} ^{{k}+\mathrm{1}} \:\:\frac{{dx}}{\mathrm{1}+{kx}^{\mathrm{2}} }\:{changement} \\ $$$${x}\sqrt{{k}}={t}\:{give}\:\int_{{k}} ^{{k}+\mathrm{1}} \:\:\frac{{dx}}{\mathrm{1}+{kx}^{\mathrm{2}} }\:=\:\int_{{k}\sqrt{{k}}} ^{\left({k}+\mathrm{1}\right)\sqrt{{k}}} \:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+{t}^{\mathrm{2}} }\:\frac{{dt}}{\:\sqrt{{k}}}\:\Rightarrow \\ $$$${I}\:=\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{\mathrm{5}} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{k}} }{\:\sqrt{{k}}}\:\int_{{k}\sqrt{{k}}} ^{\left({k}+\mathrm{1}\right)\sqrt{{k}}} \:\:\:\frac{{dt}}{\mathrm{1}+{t}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{\mathrm{5}} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{k}} }{\:\sqrt{{k}}}\:\left\{\:{arctan}\left({k}+\mathrm{1}\right)\sqrt{{k}}\:−{arctan}\left({k}\sqrt{{k}}\right)\right\} \\ $$$$=−{arctan}\left(\mathrm{2}\right)\:+\frac{\pi}{\mathrm{4}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\left\{\:{arctan}\left(\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{2}}\right)−{arctan}\left(\mathrm{2}\sqrt{\left.\mathrm{2}\right)}\right.\right. \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\left\{\:{arctan}\left(\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}\right)−{arctan}\left(\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}\right)\right\} \\ $$$$+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left\{{ar}\mathrm{4}{tan}\left(\mathrm{10}\right)\:−{arctan}\left(\mathrm{8}\right)\right\}\:−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\left\{{arctan}\mathrm{6}\sqrt{\left.\mathrm{5}\right)}\:−{arctan}\left(\mathrm{5}\sqrt{\mathrm{5}}\right).\right. \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 29/Jun/18
$$\int_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} \frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{1}} }{\mathrm{1}+\mathrm{1}×{x}^{\mathrm{2}} }+\int_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{3}} \frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} }+\int_{\mathrm{3}} ^{\mathrm{4}} \frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }{\mathrm{1}+\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} }+\int_{\mathrm{4}} ^{\mathrm{5}} \frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}} }{\mathrm{1}+\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} }+ \\ $$$$\:\:\int_{\mathrm{5}} ^{\mathrm{6}} \frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{5}} }{\mathrm{1}+\mathrm{5}{x}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\left(−\mathrm{1}\right)\mid{tan}^{−\mathrm{1}} {x}\mid_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}×\frac{\mathrm{1}}{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}}\mid{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{{x}}{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}}\right)\mid_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{3}} + \\ $$$$\:\left(−\mathrm{1}\right)^{} ×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}×\frac{\mathrm{1}}{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}}\mid{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{{x}}{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}}\right)\mid_{\mathrm{3}} ^{\mathrm{4}} + \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}×\frac{\mathrm{1}}{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{4}}}}\mid{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{{x}}{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}}\right)\mid_{\mathrm{4}} ^{\mathrm{5}} +\left(−\mathrm{1}\right)×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{5}}×\frac{\mathrm{1}}{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}}\mid\left({tan}^{−\mathrm{1}} \frac{{x}}{\frac{\mathrm{1}\frac{}{}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}}\right)\mid_{\mathrm{5}} ^{\mathrm{6}} \\ $$$$=\left({tan}^{−\mathrm{1}} \mathrm{1}−{tan}^{−\mathrm{1}} \mathrm{2}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\left({tan}^{−\mathrm{1}} \mathrm{3}\sqrt{\mathrm{2}}\:−{tan}^{−\mathrm{1}} \mathrm{2}\sqrt{\left.\mathrm{2}\right)}\right. \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\left({tan}^{−\mathrm{1}} \mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}\:−{tan}^{−\mathrm{1}} \mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}\:\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left({tn}^{−\mathrm{1}} \mathrm{10}−{tn}_{} ^{−\mathrm{1}} \mathrm{8}\right. \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\left({tan}^{−\mathrm{1}} \mathrm{6}\sqrt{\:\mathrm{5}}\:\:−{tan}^{−\mathrm{1}} \mathrm{5}\sqrt{\mathrm{5}}\:\right) \\ $$$$={tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\sqrt{\mathrm{2}}\:}{\mathrm{13}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}\:}{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}\:}{\mathrm{37}}\right) \\ $$$$+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{81}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}\:}{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\sqrt{\mathrm{5}}\:}{\mathrm{151}}\right) \\ $$