Question Number 35683 by prof Abdo imad last updated on 22/May/18
$${find}\:\int\:\:{x}^{\mathrm{2}} {ln}\left({x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}\right){dx} \\ $$
Commented by prof Abdo imad last updated on 30/May/18
$${let}\:{put}\:{I}\:=\:\int\:{x}^{\mathrm{2}} {ln}\left({x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}\right){dx} \\ $$$${I}\:=\:\int\:{x}^{\mathrm{2}} {ln}\left\{\:\left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}\right)\right\}{dx} \\ $$$$=\:\int\:{x}^{\mathrm{2}} {ln}\left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right){dx}\:+\:\int\:{x}^{\mathrm{2}} {ln}\left({x}^{\mathrm{3}} \:−\mathrm{1}\right){dx}=\:{I}_{\mathrm{1}} \:+{I}_{\mathrm{2}} \\ $$$$\:{by}\:{parts}\: \\ $$$${I}_{\mathrm{1}} =\:\frac{{x}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}{ln}\left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right)\:−\int\:\:\:\frac{{x}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}\:\frac{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\:\frac{{x}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}{ln}\left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right)\:\:−\int\:\:\frac{{x}^{\mathrm{5}} }{{x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{1}}{dx}\:{but} \\ $$$$\int\:\:\:\frac{{x}^{\mathrm{5}} }{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}\:=\:\int\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} \left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right)−{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\frac{{x}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}\:−\:\int\:\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{dx}\:{let}\:{decompose} \\ $$$${F}\left({x}\right)=\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{1}}\:=\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} \:−{x}+\mathrm{1}\right)}\: \\ $$$$=\:\frac{{a}}{{x}+\mathrm{1}}\:+\frac{{bx}+{c}}{{x}^{\mathrm{2}} \:−{x}\:+\mathrm{1}}\:\:\:….{be}\:{continued}… \\ $$$$ \\ $$
Answered by sma3l2996 last updated on 31/May/18
$${A}=\int{x}^{\mathrm{2}} {ln}\left({x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}\right){dx} \\ $$$${let}\:{t}={x}^{\mathrm{3}} \Rightarrow{dt}=\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} {dx} \\ $$$${A}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int{ln}\left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right){dt} \\ $$$${by}\:{parts} \\ $$$${A}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}×{t}×{ln}\left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\int\frac{{t}^{\mathrm{2}} }{{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{dt}+{c} \\ $$$$=\frac{{x}^{\mathrm{3}} {ln}\left({x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}\right)}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\int\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\left({t}−\mathrm{1}\right)\left({t}+\mathrm{1}\right)}\right){dt}+{c} \\ $$$$=\frac{{x}^{\mathrm{3}} {ln}\left({x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}\right)}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}{x}^{\mathrm{3}} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\left(\frac{\mathrm{1}}{{t}−\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{{t}+\mathrm{1}}\right){dt}+{c}_{\mathrm{1}} \\ $$$$=\frac{{x}^{\mathrm{3}} {ln}\left({x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}\right)}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mid\frac{{t}+\mathrm{1}}{{t}−\mathrm{1}}\mid+{C} \\ $$$${A}=\frac{{x}^{\mathrm{3}} {ln}\left({x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}\right)}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mid\frac{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}}\mid+{C} \\ $$