Question Number 125867 by joki last updated on 14/Dec/20
$$\mathrm{partial}\:\mathrm{fraction}\:\mathrm{with}\:\mathrm{detail}\:\mathrm{step}\:\mathrm{by}\:\mathrm{step}\:\mathrm{from} \\ $$$$\frac{\mathrm{4x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}\right)^{\mathrm{3}} } \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 14/Dec/20
$$\mathrm{F}\left(\mathrm{x}\right)=\frac{\mathrm{4x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}}{\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}\right)^{\mathrm{3}} }\:\Rightarrow\mathrm{F}\left(\mathrm{x}\right)=\frac{\mathrm{4x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}}{\left(\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{a}}{\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{2}}}+\frac{\mathrm{b}}{\left(\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }\:+\frac{\mathrm{c}}{\left(\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} }\:+\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}}\:+\frac{\mathrm{e}}{\left(\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }\:+\frac{\mathrm{d}}{\left(\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} } \\ $$$$\mathrm{we}\:\mathrm{can}\:\mathrm{know}\:\mathrm{c}\:\mathrm{and}\:\mathrm{d}\:\:\:\:\mathrm{immediatly} \\ $$$$\mathrm{c}=\left(\mathrm{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{3}} \:\mathrm{F}\left(\mathrm{x}\right)\mid_{\mathrm{x}=\sqrt{\mathrm{2}}} \:\:=\frac{\mathrm{4}\left(\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{2}+\mathrm{1}}{\left(\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} }=\frac{\mathrm{8}\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{3}}{\mathrm{16}\sqrt{\mathrm{2}}} \\ $$$$\mathrm{d}\:=\left(\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)\mathrm{F}\left(\mathrm{x}\right)\mid_{\mathrm{x}=−\sqrt{\mathrm{2}}} \:\:\:\:=\frac{\mathrm{4}\left(−\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{2}+\mathrm{1}}{\left(−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} }\:\:\:=…. \\ $$$$\boldsymbol{\mathrm{lim}}_{\boldsymbol{\mathrm{x}}\rightarrow+\infty} \mathrm{xF}\left(\mathrm{x}\right)=\mathrm{0}\:=\mathrm{a}+\mathrm{d}\:\Rightarrow\mathrm{d}=−\mathrm{a} \\ $$$$\mathrm{we}\:\mathrm{can}\:\mathrm{calculate}\:\mathrm{F}\left(\mathrm{0}\right)\:,\mathrm{F}\left(\mathrm{1}\right)\:\mathrm{and}\:\mathrm{F}\left(−\mathrm{1}\right)\mathrm{to}\:\mathrm{get}\:\mathrm{a}\:\mathrm{system}\:\mathrm{after} \\ $$$$\mathrm{we}\:\mathrm{slve}\:\mathrm{it}….\mathrm{any}\:\mathrm{way}\:\mathrm{there}\:\mathrm{is}\:\mathrm{a}\:\mathrm{lots}\:\mathrm{of}\:\mathrm{calculus}… \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 14/Dec/20
$$\mathrm{another}\:\mathrm{way}\:\mathrm{by}\:\mathrm{integral}\:\:\mathrm{we}\:\mathrm{have} \\ $$$$\mathrm{F}\left(\mathrm{x}\right)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{dx}}\left(\int\:\mathrm{F}\left(\mathrm{x}\right)\mathrm{dx}\right)\:\:\mathrm{we}\:\mathrm{have}\:\int\:\mathrm{F}\left(\mathrm{x}\right)\mathrm{dx}=\int\:\frac{\mathrm{4x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}}{\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}\right)^{\mathrm{3}} }\mathrm{dx} \\ $$$$=\int\:\:\frac{\mathrm{4x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}}{\left(\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} }\mathrm{dx}\:=\int\:\:\:\frac{\mathrm{4x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}}{\left(\frac{\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{6}} }\mathrm{dx} \\ $$$$\mathrm{we}\:\mathrm{do}\:\mathrm{the}\:\mathrm{changement}\:\frac{\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}}=\mathrm{t}\:\Rightarrow\mathrm{x}−\sqrt{\mathrm{2}}=\mathrm{tx}+\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}\:\Rightarrow \\ $$$$\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)\mathrm{x}=\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}\:+\sqrt{\mathrm{2}}\:\Rightarrow\mathrm{x}=\frac{\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{1}−\mathrm{t}}\:\Rightarrow\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dt}}=\frac{\sqrt{\mathrm{2}}\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)+\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\sqrt{\mathrm{2}}}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}{\left(\mathrm{t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:\:\mathrm{and}\:\mathrm{x}+\sqrt{\mathrm{2}}=\frac{\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{1}−\mathrm{t}}+\sqrt{\mathrm{2}}=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{1}−\mathrm{t}}\:\Rightarrow \\ $$$$\int\:\mathrm{F}\left(\mathrm{x}\right)\mathrm{dx}\:=\int\:\:\:\frac{\mathrm{4}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{1}−\mathrm{t}}\right)^{\mathrm{3}} \:+\left(\frac{\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{1}−\mathrm{t}}\right)^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{3}} \left(\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{1}−\mathrm{t}}\right)^{\mathrm{6}} }×\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}{\left(\mathrm{t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{dt} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{5}} }\int\:\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)^{\mathrm{3}} }\left(\mathrm{4}\left(\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} \:+\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)\left(\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)^{\mathrm{3}} \right)\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)^{\mathrm{4}} \:\:\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{t}^{\mathrm{3}} } \\ $$$$=−\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{5}} }\int\:\:\left(\mathrm{t}−\mathrm{1}\right)\left\{\mathrm{4}\left(\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{3}} +\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)\left(\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{t}+\sqrt{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \:+\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)^{\mathrm{3}} \right)\mathrm{dx} \\ $$$$\mathrm{its}\:\mathrm{eazy}\:\mathrm{to}\:\mathrm{find}\:\mathrm{this}\:\mathrm{integral}\:\:\mathrm{so}\:\mathrm{you}\:\mathrm{get}\:\mathrm{decompositino}\:\mathrm{of} \\ $$$$\int\:\mathrm{F}\left(\mathrm{x}\right)\mathrm{dx}\:\:\mathrm{after}\:\mathrm{we}\:\mathrm{derivate}\:\mathrm{the}\:\mathrm{integral}\:\:\mathrm{this}\:\mathrm{method}\:\mathrm{is}\:\mathrm{sure}… \\ $$
Commented by joki last updated on 15/Dec/20
$$ \\ $$$$\mathrm{thank}\:\mathrm{you}\:\mathrm{sir}\:\mathrm{for}\:\mathrm{your}\:\mathrm{solution}. \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 16/Dec/20
$$\mathrm{you}\:\mathrm{are}\:\mathrm{welcome}\: \\ $$