Question Number 26755 by abdo imad last updated on 28/Dec/17
$${find}\:\:\int\:\:\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}}\:\:. \\ $$
Answered by $@ty@m last updated on 29/Dec/17
$$\int\frac{{dx}}{\left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}\right)} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\left(\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}\right){dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}}{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{I}_{\mathrm{1}} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{I}_{\mathrm{2}} ,\:{say} \\ $$$${where} \\ $$$${I}_{\mathrm{1}} =\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\int\frac{{dx}}{\left({x}−\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$${Let}\:\frac{\mathrm{1}}{\left({x}−\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$=\frac{{A}}{{x}−\mathrm{1}}+\frac{{Bx}+{C}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}} \\ $$$$\Rightarrow{A}\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}\right)+\left({Bx}+{C}\right)\left({x}−\mathrm{1}\right)=\mathrm{1} \\ $$$${Put}\:{x}=\mathrm{1}\:\Rightarrow{A}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$${Put}\:{x}=\mathrm{0}\:\Rightarrow{A}−{C}=\mathrm{1}\Rightarrow{C}={A}−\mathrm{1}\Rightarrow{C}=\frac{−\mathrm{2}}{\mathrm{3}} \\ $$$${Put}\:{x}=−\mathrm{1}\Rightarrow{A}−\mathrm{2}\left(−{B}+{C}\right)=\mathrm{1} \\ $$$$\Rightarrow{A}+\mathrm{2}{B}−\mathrm{2}{C}=\mathrm{1} \\ $$$$\Rightarrow\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}+\mathrm{2}{B}+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}=\mathrm{1} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{2}{B}=\mathrm{1}−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{2}{B}=\frac{−\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\:\Rightarrow{B}=\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\therefore\:{I}_{\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\frac{{dx}}{{x}−\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\frac{{x}+\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{ln}\:\left({x}−\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}+\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{ln}\:\left({x}−\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{ln}\:\left({x}−\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}}{\left({x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }{dx} \\ $$$$…..{to}\:{be}\:{continued}… \\ $$$$ \\ $$