Question Number 56939 by maxmathsup by imad last updated on 26/Mar/19
$${calculate}\:\int\:\:\:\:\frac{{dx}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} \left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}\:+\mathrm{2}\right)} \\ $$$$\left.\mathrm{2}\right)\:{find}\:{the}\:{value}\:{of}\:\int_{\mathrm{2}} ^{+\infty} \:\:\frac{{dx}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} \left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}\right)} \\ $$
Commented by turbo msup by abdo last updated on 27/Mar/19
$$\left.\mathrm{2}\right){the}\:{question}\:{is}\:{find}\:\int_{\mathrm{3}} ^{+\infty} \:\frac{{dx}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}\:+\mathrm{2}\right)} \\ $$
Commented by maxmathsup by imad last updated on 27/Mar/19
$${changement}\:{x}+\mathrm{1}={t}\:{give}\:{I}\:=\int\:\:\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{3}} \left(\:\left({t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}\left({t}−\mathrm{1}\right)\:+\mathrm{2}\right)} \\ $$$$=\int\:\:\:\:\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{3}} \left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}\:+\mathrm{1}−\mathrm{3}{t}\:+\mathrm{3}+\mathrm{2}\right)}\:=\int\:\:\:\:\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{3}} \left(\:{t}^{\mathrm{2}} \:−\mathrm{5}{t}+\mathrm{6}\right)}\:\:{let}\:{decopose} \\ $$$${F}\left({t}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{t}^{\mathrm{3}} \left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}{t}\:+\mathrm{6}\right)}\:\:\:\:\:{roots}\:{of}\:{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}{t}\:+\mathrm{6} \\ $$$$\Delta=\mathrm{25}−\mathrm{24}=\mathrm{1}\:\Rightarrow{t}_{\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{5}+\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\mathrm{3}\:\:\:{and}\:\:{t}_{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{5}−\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\mathrm{2}\:\Rightarrow \\ $$$${F}\left({t}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{t}^{\mathrm{3}} \left({t}−\mathrm{3}\right)\left({t}−\mathrm{2}\right)}\:=\frac{{a}}{{t}}\:+\frac{{b}}{{t}^{\mathrm{2}} }\:+\frac{{c}}{{t}^{\mathrm{3}} }\:+\frac{{d}}{{t}−\mathrm{3}}\:+\frac{{e}}{{t}−\mathrm{2}} \\ $$$${c}={lim}_{{t}\rightarrow\mathrm{0}} {t}^{\mathrm{3}} \:{F}\left({t}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}} \\ $$$${d}\:={lim}_{{t}\rightarrow\mathrm{3}} \left({t}−\mathrm{3}\right){F}\left({t}\right)\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}} \\ $$$${e}\:={lim}_{{t}\rightarrow\mathrm{2}} \left({t}−\mathrm{2}\right){F}\left({t}\right)=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\:\Rightarrow{F}\left({t}\right)=\frac{{a}}{{t}}\:+\frac{{b}}{{t}^{\mathrm{2}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}{t}^{\mathrm{3}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}\left({t}−\mathrm{3}\right)}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}\left({t}−\mathrm{2}\right)} \\ $$$${lim}_{{t}\rightarrow+\infty} {tF}\left({t}\right)=\mathrm{0}\:={a}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\:={a}+\frac{\mathrm{8}−\mathrm{27}}{\mathrm{27}.\mathrm{8}}\:={a}−\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}}\:\Rightarrow{a}=\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}}\:\Rightarrow \\ $$$${F}\left({t}\right)=\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}{t}}\:+\frac{{b}}{{t}^{\mathrm{2}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}{t}^{\mathrm{3}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}\left({t}−\mathrm{3}\right)}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}\left({t}−\mathrm{2}\right)} \\ $$$${F}\left(\mathrm{1}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}}\:+{b}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{54}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\:\Rightarrow\mathrm{1}\:=\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{108}}\:+\mathrm{2}{b}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$$=\mathrm{2}{b}\:+\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{108}}\:+\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{12}}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}}\:\Rightarrow\mathrm{2}{b}\:=\mathrm{1}−\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{108}}\:−\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{12}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}}\:\Rightarrow{b}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:−\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}}\:−\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{24}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{54}}\:={b}_{\mathrm{0}} \Rightarrow \\ $$$$\int{F}\left({t}\right){dt}\:=\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}}{ln}\mid{t}\mid−\frac{{b}_{\mathrm{0}} }{{t}}\:\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\:\frac{\mathrm{1}}{−\mathrm{2}}\:{t}^{−\mathrm{2}} \:\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}}{ln}\mid{t}−\mathrm{3}\mid−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}{ln}\mid{t}−\mathrm{2}\mid\:+{c} \\ $$$$=\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}}{ln}\mid{t}\mid\:−\frac{{b}_{\mathrm{0}} }{{t}}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{12}{t}^{\mathrm{2}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}}{ln}\mid{t}−\mathrm{3}\mid\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}{ln}\mid{t}−\mathrm{2}\mid\:+{c} \\ $$$$=\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}}{ln}\mid{x}+\mathrm{1}\mid\:−\frac{{b}_{\mathrm{0}} }{{x}+\mathrm{1}}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{12}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}}{ln}\mid{x}−\mathrm{2}\mid\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}{ln}\mid{x}−\mathrm{1}\mid\:+{c}\:={I}\:. \\ $$$$ \\ $$
Answered by MJS last updated on 27/Mar/19
$$\int\frac{{dx}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} \left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}\right)}=\int\frac{{dx}}{\left({x}−\mathrm{2}\right)\left({x}−\mathrm{1}\right)\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }= \\ $$$$=\int\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}\left({x}−\mathrm{2}\right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}\left({x}−\mathrm{1}\right)}+\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}\left({x}+\mathrm{1}\right)}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{36}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }\right){dx}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}}\mathrm{ln}\:\mid{x}−\mathrm{2}\mid\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\mathrm{ln}\:\mid{x}−\mathrm{1}\mid\:+\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}}\mathrm{ln}\:\mid{x}+\mathrm{1}\mid\:−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{36}\left({x}+\mathrm{1}\right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{12}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }+{C}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{27}}\mathrm{ln}\:\mid{x}−\mathrm{2}\mid\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\mathrm{ln}\:\mid{x}−\mathrm{1}\mid\:+\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{216}}\mathrm{ln}\:\mid{x}+\mathrm{1}\mid\:−\frac{\mathrm{5}{x}+\mathrm{8}}{\mathrm{36}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }+{C} \\ $$$$\mathrm{I}\:\mathrm{think}\:\mathrm{the}\:\mathrm{integral}\:\mathrm{in}\:\left[\mathrm{2};\:+\infty\left[\:\mathrm{doesn}'\mathrm{t}\:\mathrm{exist}\right.\right. \\ $$
Commented by turbo msup by abdo last updated on 27/Mar/19
$${thank}\:{you}\:{sir}. \\ $$