Question Number 99462 by mathmax by abdo last updated on 21/Jun/20
$$\mathrm{let}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)\:=\mathrm{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2x}−\mathrm{5} \\ $$$$\left.\mathrm{1}\right)\:\mathrm{determine}\:\mathrm{f}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{x}\right) \\ $$$$\left.\mathrm{2}\right)\:\mathrm{find}\:\int\:\frac{\mathrm{f}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{x}\right)}{\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)}\mathrm{dx} \\ $$$$\left.\mathrm{3}\right)\:\mathrm{let}\:\mathrm{u}\left(\mathrm{x}\right)\:=^{\mathrm{3}} \sqrt{\mathrm{x}}+\mathrm{2}\:\:\mathrm{find}\:\int\:\:\frac{\mathrm{uof}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{x}\right)}{\mathrm{uof}\left(\mathrm{x}\right)}\mathrm{dx} \\ $$
Answered by 1549442205 last updated on 22/Jun/20
$$\mathrm{Putting}\:\mathrm{f}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{x}\right)=\mathrm{u}\:\Rightarrow\mathrm{fof}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{x}\right)=\mathrm{x}\Rightarrow\mathrm{f}\left(\mathrm{u}\right)=\mathrm{x} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{u}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2u}−\mathrm{5}−\mathrm{x}=\mathrm{0}\:\left(\mathrm{1}\right).\mathrm{Setting}\:\mathrm{u}=−\left(\mathrm{m}+\mathrm{n}\right) \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{m}+\mathrm{n}+\mathrm{u}=\mathrm{0}\Rightarrow\mathrm{u}^{\mathrm{3}} +\mathrm{m}^{\mathrm{3}} +\mathrm{n}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3nmn}=\mathrm{0}\left(\mathrm{2}\right) \\ $$$$\mathrm{From}\:\left(\mathrm{1}\right)\:\mathrm{and}\:\left(\mathrm{2}\right)\:\mathrm{we}\:\mathrm{get\begin{cases}{\mathrm{m}^{\mathrm{3}} +\mathrm{n}^{\mathrm{3}} =−\mathrm{5}−\mathrm{x}}\\{\mathrm{mn}=\frac{−\mathrm{2}}{\mathrm{3}}}\end{cases}} \\ $$$$\Rightarrow\left(\mathrm{m}^{\mathrm{3}} −\mathrm{n}^{\mathrm{3}} \right)^{\mathrm{2}} =\left(\mathrm{m}^{\mathrm{3}} +\mathrm{n}^{\mathrm{3}} \right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{4m}^{\mathrm{3}} \mathrm{n}^{\mathrm{3}} =\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{10x}+\frac{\mathrm{707}}{\mathrm{27}} \\ $$$$\Rightarrow\begin{cases}{\mathrm{m}^{\mathrm{3}} +\mathrm{n}^{\mathrm{3}} =−\mathrm{5}−\mathrm{x}}\\{\mathrm{m}^{\mathrm{3}} −\mathrm{n}^{\mathrm{3}} =\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{10x}+\frac{\mathrm{707}}{\mathrm{27}}}}\end{cases}\: \\ $$$$\Rightarrow\begin{cases}{\mathrm{m}^{\mathrm{3}} =\frac{−\mathrm{5}−\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{10x}+\frac{\mathrm{707}}{\mathrm{27}}}}{\mathrm{2}}}\\{\mathrm{n}^{\mathrm{3}} =\frac{−\mathrm{5}−\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{10x}+\frac{\mathrm{707}}{\mathrm{27}}}}{\mathrm{2}}}\end{cases}\:\: \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{f}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{x}\right)=\mathrm{u}=−\left(\mathrm{m}+\mathrm{n}\right)=^{\mathrm{3}} \sqrt{\frac{\mathrm{5}+\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{10x}+\frac{\mathrm{707}}{\mathrm{27}}}}{\mathrm{2}}}\:+\:^{\mathrm{3}} \sqrt{\frac{\mathrm{5}+\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{10x}+\frac{\mathrm{707}}{\mathrm{27}}\:}}{\mathrm{2}}} \\ $$$$\mathrm{b}/\:\:\:\int\frac{\mathrm{f}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{x}\right)}{\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)}\mathrm{dx}.\mathrm{Putting}\:\mathrm{f}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{x}\right)=\mathrm{u}\Rightarrow\mathrm{f}\left(\mathrm{u}\right)=\mathrm{x}\Rightarrow\mathrm{dx}=\mathrm{f}\:'\left(\mathrm{u}\right)\mathrm{du}=\left(\mathrm{3u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}\right)\mathrm{du} \\ $$$$\mathrm{and}\:\mathrm{x}=\mathrm{u}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2u}−\mathrm{5}\Rightarrow\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)=\left(\mathrm{u}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2u}−\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} +\mathrm{2u}^{\mathrm{3}} +\mathrm{4u}−\mathrm{15} \\ $$$$=\mathrm{u}^{\mathrm{9}} +\mathrm{8u}^{\mathrm{3}} −\mathrm{125}+\mathrm{6u}^{\mathrm{7}} −\mathrm{15u}^{\mathrm{6}} −\mathrm{60u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{12u}^{\mathrm{5}} +\mathrm{75u}^{\mathrm{3}} \\ $$$$+\mathrm{150u}−\mathrm{60u}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2u}^{\mathrm{3}} +\mathrm{4u}−\mathrm{15}= \\ $$$$\mathrm{u}^{\mathrm{9}} +\mathrm{6u}^{\mathrm{7}} −\mathrm{15u}^{\mathrm{6}} +\mathrm{12u}^{\mathrm{5}} −\mathrm{60u}^{\mathrm{4}} +\mathrm{77u}^{\mathrm{3}} −\mathrm{60u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{154u}−\mathrm{140} \\ $$$$\mathrm{Hence},\mathrm{F}=\int\frac{\mathrm{u}\left(\mathrm{3u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}\right)\mathrm{du}}{\left(\mathrm{u}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2u}−\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}\left(\mathrm{u}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2u}−\mathrm{5}\right)−\mathrm{5}} \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 21/Jun/20
$$\mathrm{thank}\:\mathrm{you}\:\mathrm{sir}\:. \\ $$
Commented by 1549442205 last updated on 25/Jun/20
$$\mathrm{you}\:\mathrm{are}\:\mathrm{wellcome},\mathrm{sir}. \\ $$