Question Number 116815 by bemath last updated on 07/Oct/20
$$\int\:\frac{\mathrm{dx}}{\left(\mathrm{x}−\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\right)}\:=? \\ $$
Answered by john santu last updated on 07/Oct/20
$$\Rightarrow\:\frac{\mathrm{1}}{\left({x}−\mathrm{2}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\right)}\:=\:\frac{{A}}{{x}−\mathrm{2}}\:+\:\frac{{Bx}+{C}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{1}\:=\:{A}\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\right)+\left({x}−\mathrm{2}\right)\left({Bx}+{C}\right) \\ $$$${put}\:{x}=\mathrm{2}\Rightarrow\mathrm{1}\:=\:\mathrm{8}{A};\:{A}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}} \\ $$$${put}\:{x}=\mathrm{0}\Rightarrow\mathrm{1}=\mathrm{4}.\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}−\mathrm{2}{C}\:;\:\mathrm{2}{C}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{C}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$${put}\:{x}=\mathrm{1}\Rightarrow\mathrm{1}=\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{8}}\:−\left({B}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{B}\:=\:\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{8}}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}} \\ $$$${The}\:{integral}\:{becomes}\: \\ $$$${I}\:=\:\int\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}{x}}\:{dx}\:+\int\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}}\:{dx} \\ $$$${I}=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\:\mathrm{ln}\:\mid{x}\mid\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\int\:\frac{{x}−\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}}\:{dx}\: \\ $$$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\mathrm{ln}\:\mid{x}\mid+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{16}}\int\:\frac{{d}\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\right)}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\:\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}} \\ $$$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\:\mathrm{ln}\:\mid{x}\mid\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{16}}\mathrm{ln}\:\mid{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\mid−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\:\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{{x}}{\mathrm{2}}\right)\:+\:{c} \\ $$
Answered by Dwaipayan Shikari last updated on 07/Oct/20
$$\int\frac{{dx}}{\left({x}−\mathrm{2}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\right)} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\int\frac{\mathrm{1}}{{x}−\mathrm{2}}−\frac{{x}+\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}{log}\left({x}−\mathrm{2}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\int\frac{{x}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}{log}\left({x}−\mathrm{2}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{16}}{log}\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}{tan}^{−\mathrm{1}} \frac{{x}}{\mathrm{2}}+{C} \\ $$