Question Number 129710 by SOMEDAVONG last updated on 18/Jan/21
$$\mathrm{I}=\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\pi}{\mathrm{2}}} \frac{\mathrm{2304cosx}}{\left(\mathrm{cos4x}−\mathrm{8cos2x}+\mathrm{15}\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{dx}\: \\ $$
Answered by MJS_new last updated on 18/Jan/21
$$\mathrm{2304}\int\frac{\mathrm{cos}\:{x}}{\left(\mathrm{cos}\:\mathrm{4}{x}\:−\mathrm{8cos}\:\mathrm{2}{x}\:+\mathrm{15}\right)^{\mathrm{2}} }{dx}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[{t}=\mathrm{sin}\:{x}\:\rightarrow\:{dx}=\frac{{dt}}{\mathrm{cos}\:{x}}\right] \\ $$$$=\mathrm{36}\int\frac{{dt}}{\left({t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \left({t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[\mathrm{Ostrogradski}'\mathrm{s}\:\mathrm{Method}\right] \\ $$$$=−\frac{\mathrm{6}{t}\left({t}−\mathrm{1}\right)\left({t}+\mathrm{1}\right)}{\left({t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}\right)\left({t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}\right)}−\mathrm{6}\int\frac{{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}}{\left({t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}\right)\left({t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}\right)}{dt} \\ $$$$−\mathrm{6}\int\frac{{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}}{\left({t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}\right)\left({t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}\right)}{dt}= \\ $$$$=−\mathrm{3}\int\frac{\mathrm{6}{t}−\mathrm{5}}{{t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}}{dt}+\mathrm{3}\int\frac{\mathrm{6}{t}+\mathrm{5}}{{t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}}{dt}= \\ $$$$=\mathrm{6}\int\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}}−\mathrm{9}\int\frac{\mathrm{2}{t}−\mathrm{1}}{{t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}}{dt}+\mathrm{6}\int\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}}+\mathrm{9}\int\frac{\mathrm{2}{t}+\mathrm{1}}{{t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}}{dt}= \\ $$$$=\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}\mathrm{arctan}\:\frac{\sqrt{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{t}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{3}}\:−\mathrm{9ln}\:\left({t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}\right)\:+\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}\mathrm{arctan}\:\frac{\sqrt{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{t}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{3}}\:+\mathrm{9ln}\:\left({t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{we}\:\mathrm{have} \\ $$$$\mathrm{2304}\underset{\mathrm{0}} {\overset{\pi/\mathrm{2}} {\int}}\frac{\mathrm{cos}\:{x}}{\left(\mathrm{cos}\:\mathrm{4}{x}\:−\mathrm{8cos}\:\mathrm{2}{x}\:+\mathrm{15}\right)^{\mathrm{2}} }{dx}= \\ $$$$\left[−\frac{\mathrm{6}{t}\left({t}−\mathrm{1}\right)\left({t}+\mathrm{1}\right)}{\left({t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}\right)\left({t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}\right)}+\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}\left(\mathrm{arctan}\:\frac{\sqrt{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{t}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{3}}\:+\mathrm{arctan}\:\frac{\sqrt{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{t}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{3}}\right)+\mathrm{9ln}\:\frac{{t}^{\mathrm{2}} +{t}+\mathrm{1}}{{t}^{\mathrm{2}} −{t}+\mathrm{1}}\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} = \\ $$$$=\mathrm{2}\pi\sqrt{\mathrm{3}}+\mathrm{9ln}\:\mathrm{3} \\ $$