Question Number 35428 by abdo.msup.com last updated on 18/May/18
$${find}\:\:\:\:\:\int\:\:\:\:\frac{{x}+\mathrm{3}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+{x}\:−\mathrm{1}}}{dx} \\ $$
Commented by prof Abdo imad last updated on 19/May/18
$${let}\:{put}\:\:{I}\:\:=\:\int\:\:\:\:\:\:\frac{{x}+\mathrm{3}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+{x}−\mathrm{1}}}{dx} \\ $$$${I}\:\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\int\:\:\:\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{6}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+{x}−\mathrm{1}}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\:\:\:\:\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +{x}−\mathrm{1}}}{dx}\:\:\:+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}\:\int\:\:\:\:\:\frac{{dx}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +{x}−\mathrm{1}}}\:{but} \\ $$$$\int\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+{x}−\mathrm{1}}}{dx}\:=\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +{x}−\mathrm{1}}\:\:\:+\lambda \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} \:+{x}−\mathrm{1}\:=\:{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{x}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\:−\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$$=\left({x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \:−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\:\:{and}\:{cjsngement}\:{x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\frac{\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}{cht} \\ $$$${give}\:\:\int\:\:\:\:\:\frac{{dx}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+{x}−\mathrm{1}}}\:=\:\frac{\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\int\:\:\:\:\:\:\frac{{sht}\:{dt}}{\:\sqrt{\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\left({ch}^{\mathrm{2}} {t}−\mathrm{1}\right)}} \\ $$$$=\:\frac{\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\:.\frac{\mathrm{2}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\:\:\int\:\:\:\:\frac{{sht}}{{sht}}{dt}\:=\:{t}\:\:\:\:+{c}\:\:{but}\:\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}=\sqrt{\mathrm{5}}\:{cht}\Rightarrow \\ $$$${cht}\:\:=\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\:\Rightarrow\:{t}\:={argch}\left(\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\right) \\ $$$$={ln}\left(\:\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\:+\sqrt{\left\{\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\right\}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:\right)\:\Rightarrow \\ $$$${I}\:\:=\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+{x}−\mathrm{1}}\:\:\:+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}{ln}\left\{\:\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\:+\sqrt{\left(\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\right)^{\mathrm{2}} \:−\mathrm{1}}\right)\:+\lambda \\ $$
Answered by ajfour last updated on 19/May/18
$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +{x}−\mathrm{1}}}{dx}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{\:\sqrt{\left({x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} −\left(\frac{\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }} \\ $$$$=\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +{x}−\mathrm{1}}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\:\mid{x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}+\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +{x}−\mathrm{1}}\mid+{c}\:. \\ $$