Question Number 42792 by maxmathsup by imad last updated on 02/Sep/18
$${find}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\:\frac{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} }{dx}\: \\ $$
Commented by behi83417@gmail.com last updated on 03/Sep/18
$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)+{A}.{ln}\left(\mathrm{1}+{x}\right)+{B}.{ln}\frac{{x}−{a}}{{x}−{b}}+{c} \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 04/Sep/18
$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{dx}}{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} } \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{dx}}{\left(\mathrm{1}+{x}\right)\left(\mathrm{1}−{x}+{x}^{\mathrm{2}} \right)}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{d}\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)}{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} } \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{d}\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)}{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} }=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mid{ln}\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)\mid_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mathrm{2} \\ $$$${now} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{1}+{x}\right)\left(\mathrm{1}−{x}+{x}^{\mathrm{2}} \right)}=\frac{{a}}{\mathrm{1}+{x}}+\frac{{bx}+{c}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{1}={a}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\left({bx}+{c}\right)\left(\mathrm{1}+{x}\right) \\ $$$$\mathrm{1}={ax}^{\mathrm{2}} −{ax}+{a}+{bx}+{bx}^{\mathrm{2}} +{c}+{cx} \\ $$$${contd} \\ $$$$\mathrm{1}={x}^{\mathrm{2}} \left({a}+{b}\right)+{x}\left(−{a}+{b}+{c}\right)+\left({a}+{c}\right) \\ $$$${a}+{b}=\mathrm{0}\:\:\:−{a}+{b}+{c}=\mathrm{0}\:\:\:\:{a}+{c}=\mathrm{1} \\ $$$$−{a}−{a}+{c}=\mathrm{0}\:\:\:{c}=\mathrm{2}{a}\:\:\:\:{a}+\mathrm{2}{a}=\mathrm{1} \\ $$$${a}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\:\:\:{b}=\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\:\:\:{c}=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}} \\ $$$${I}_{\mathrm{1}} =\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left\{\frac{{a}}{\mathrm{1}+{x}}+\frac{{bx}+{c}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\:\right\}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}\:} ^{\mathrm{1}} \frac{{dx}}{\mathrm{1}+{x}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{−{x}+\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{dx}}{\mathrm{1}+{x}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}−\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mathrm{2}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{d}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{dx}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}.{x}.\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}+\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mathrm{2}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mid{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)\mid_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{dx}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mathrm{2}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}×\mathrm{0}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}×\frac{\mathrm{2}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\mid{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}}{\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}}\right)\mid_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mathrm{2}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\left\{{tan}^{−\mathrm{1}} \frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}−{tan}^{−\mathrm{1}} \left(−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)\right\} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mathrm{2}+\frac{\mathrm{2}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}×\frac{\Pi}{\mathrm{6}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mathrm{2}+\frac{\Pi}{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}} \\ $$$${clmplete}\:{ans}\:{is}\:=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}{ln}\mathrm{2}+\frac{\Pi}{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}} \\ $$