Question Number 82435 by mathmax by abdo last updated on 21/Feb/20
$${calculate}\:\int_{\mathrm{4}} ^{+\infty} \:\:\:\:\:\frac{{x}^{\mathrm{3}} }{\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} \left({x}−\mathrm{3}\right)^{\mathrm{5}} }{dx} \\ $$
Commented by abdomathmax last updated on 24/Feb/20
$${A}\:=\int_{\mathrm{4}} ^{+\infty} \:\frac{{x}^{\mathrm{3}} }{\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} \left({x}−\mathrm{3}\right)^{\mathrm{5}} }{dx}\:\Rightarrow \\ $$$${A}\:=\int_{\mathrm{4}} ^{+\infty} \:\frac{{x}^{\mathrm{3}} }{\left(\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{{x}−\mathrm{3}}\right)^{\mathrm{3}} \left({x}−\mathrm{3}\right)^{\mathrm{8}} }{dx}\:{changement} \\ $$$$\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{{x}−\mathrm{3}}\:={t}\:{give}\:\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}={tx}−\mathrm{3}{t}\:\Rightarrow\left(\mathrm{2}−{t}\right){x}=−\mathrm{3}{t}−\mathrm{1}\:\Rightarrow \\ $$$${x}=\frac{\mathrm{3}{t}+\mathrm{1}}{{t}−\mathrm{2}}\:\Rightarrow{dx}\:=\frac{\mathrm{3}\left({t}−\mathrm{2}\right)−\left(\mathrm{3}{t}+\mathrm{1}\right)}{\left({t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{3}{t}−\mathrm{6}−\mathrm{3}{t}−\mathrm{1}}{\left({t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{−\mathrm{7}}{\left({t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }\:{and}\:{x}−\mathrm{3}=\frac{\mathrm{3}{t}+\mathrm{1}}{{t}−\mathrm{2}}−\mathrm{3}=\frac{\mathrm{3}{t}+\mathrm{1}−\mathrm{3}{t}+\mathrm{6}}{{t}−\mathrm{2}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{7}}{{t}−\mathrm{2}}\:\Rightarrow \\ $$$${A}\:=\int_{\mathrm{9}} ^{\mathrm{2}} \:\:\:\frac{\left(\frac{\mathrm{3}{t}+\mathrm{1}}{{t}−\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} }{{t}^{\mathrm{3}} \left(\frac{\mathrm{7}}{{t}−\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{8}} }×\frac{\left(−\mathrm{7}\right)}{\left({t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }{dt} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}^{\mathrm{7}} }\:\int_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{9}} \:\:\frac{\left(\mathrm{3}{t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }{\left({t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{3}} {t}^{\mathrm{3}} \left({t}−\mathrm{2}\right)^{−\mathrm{8}} \left({t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }{dt} \\ $$$$=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}^{\mathrm{7}} }\int_{\mathrm{9}} ^{+\infty} \:\:\frac{\left(\mathrm{3}{t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }{{t}^{\mathrm{3}} }\left({t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{3}} \:{dt} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}^{\mathrm{7}} }\:\int_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{9}} \:\:\frac{\left\{\left(\mathrm{3}{t}+\mathrm{1}\right)\left({t}−\mathrm{2}\right)\right\}^{\mathrm{3}} }{{t}^{\mathrm{3}} }{dt} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}^{\mathrm{7}} }\int_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{9}} \:\:\frac{\left(\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{6}{t}+{t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{3}} }{{t}^{\mathrm{3}} }{dt} \\ $$$$\mathrm{7}^{\mathrm{7}} \:{I}\:=\int_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{9}} \:\frac{\left(\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}{t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{3}} }{{t}^{\mathrm{3}} }{dt} \\ $$$${we}\:{have}\:\left(\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}{t}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{3}} =\left(\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}{t}\:\right)^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}\left(\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}{t}\right)×\mathrm{2} \\ $$$$+\mathrm{3}\left(\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}{t}\right)\mathrm{2}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}^{\mathrm{3}} \\ $$$$={t}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{3}{t}−\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} −\mathrm{18}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{30}{t}\:+\mathrm{36}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{60}{t}\:−\mathrm{8} \\ $$$$={t}^{\mathrm{3}} \left(\:\left(\mathrm{3}{t}\right)^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}\left(\mathrm{3}{t}\right)^{\mathrm{2}} ×\mathrm{5}\:+\mathrm{3}\left(\mathrm{3}{t}\right)\mathrm{5}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}^{\mathrm{3}} \right) \\ $$$$+\mathrm{18}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{30}{t}\:−\mathrm{8} \\ $$$$={t}^{\mathrm{3}} \left\{\mathrm{27}{t}^{\mathrm{3}} −\mathrm{15}.\mathrm{9}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}.\mathrm{25}{t}\:−\mathrm{125}\right\}+\mathrm{18}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{30}{t}−\mathrm{8} \\ $$$$=\mathrm{27}{t}^{\mathrm{6}} −\mathrm{15}.\mathrm{9}\:{t}^{\mathrm{5}} +\mathrm{9}.\mathrm{25}{t}^{\mathrm{4}} −\mathrm{125}{t}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{18}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{30}{t}\:−\mathrm{8}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{7}^{\mathrm{7}} \:{I}\:=\int_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{9}} \left(\mathrm{27}{t}^{\mathrm{3}} −\mathrm{15}.\mathrm{9}\:{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{9}.\mathrm{25}{t}\:−\mathrm{125}+\frac{\mathrm{18}}{{t}}−\frac{\mathrm{30}}{{t}^{\mathrm{2}} }−\frac{\mathrm{8}}{{t}^{\mathrm{3}} }\right){dt} \\ $$$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}^{\mathrm{7}} }\left[\frac{\mathrm{27}}{\mathrm{4}}{t}^{\mathrm{4}} −\frac{\mathrm{15}.\mathrm{9}}{\mathrm{3}}{t}^{\mathrm{3}} \:+\frac{\mathrm{9}.\mathrm{25}}{\mathrm{2}}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{125}{t}\:+\mathrm{18}{ln}\mid{t}\mid+\frac{\mathrm{30}}{{t}}+\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} }\right]_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{9}} \\ $$$$ \\ $$