Question Number 109378 by shahria14 last updated on 23/Aug/20
Answered by john santu last updated on 23/Aug/20
$$\:\:\:\:\:\frac{\approx{JS}\:\approx}{\blacksquare\bigstar\blacksquare} \\ $$$$\sqrt{\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{1}−{x}}.\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{1}+{x}}}\:=\:\frac{\mathrm{1}+{x}}{\:\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }}\: \\ $$$$\int\:\sqrt{\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{1}−{x}}}\:{dx}\:=\:\int\:\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }}\:{dx}\:+\int\:\frac{{x}}{\:\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }}\:{dx} \\ $$$$=\:\mathrm{arc}\:\mathrm{sin}\:\left({x}\right)\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\:\frac{{d}\left(\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} \right)}{\:\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }} \\ $$$$=\:\mathrm{arc}\:\mathrm{sin}\:\left({x}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}.\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }\:+\:{c} \\ $$$$=\:\mathrm{arc}\:\mathrm{sin}\:\left({x}\right)−\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }\:+\:{c}\: \\ $$
Commented by shahria14 last updated on 23/Aug/20
thanks
Answered by 1549442205PVT last updated on 23/Aug/20
$$\mathrm{Put}\:\mathrm{x}=\mathrm{cos}\varphi,\varphi\in\left[\mathrm{0};\pi\right]\Rightarrow\mathrm{dx}=−\mathrm{sin}\varphi\mathrm{d}\varphi \\ $$$$\int\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}\:\mathrm{dx}=\int\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{cos}\varphi}{\mathrm{1}−\mathrm{cos}\varphi}}\left(−\mathrm{sin}\varphi\right)\mathrm{d}\varphi \\ $$$$=−\int\sqrt{\frac{\mathrm{2cos}^{\mathrm{2}} \frac{\varphi}{\mathrm{2}}}{\mathrm{2sin}^{\mathrm{2}} \frac{\varphi}{\mathrm{2}}}.}\mathrm{2sin}\frac{\varphi}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}\frac{\varphi}{\mathrm{2}}\mathrm{d}\varphi \\ $$$$=−\int\mathrm{2cos}^{\mathrm{2}} \frac{\varphi}{\mathrm{2}}\mathrm{d}\varphi=−\int\left(\mathrm{1}+\mathrm{cos}\varphi\right)\mathrm{d}\varphi \\ $$$$=−\varphi+\mathrm{sin}\varphi=−\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \left(\mathrm{x}\right)+\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }\:+\mathrm{C} \\ $$
Answered by Dwaipayan Shikari last updated on 23/Aug/20
$$\int\sqrt{\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{1}−{x}}}\:{dx} \\ $$$$\int\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }}+\frac{{x}}{\:\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }}{dx} \\ $$$${sin}^{−\mathrm{1}} {x}−\sqrt{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} }\:\:+{C} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 23/Aug/20
$$\mathrm{let}\:\mathrm{I}\:=\int\:\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}\mathrm{dx}\:\mathrm{we}\:\mathrm{do}\:\mathrm{the}\:\mathrm{changement}\:\mathrm{x}\:=\mathrm{cos}\left(\theta\right)\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{I}\:=\int\sqrt{\frac{\mathrm{2cos}^{\mathrm{2}} \left(\frac{\theta}{\mathrm{2}}\right)}{\mathrm{2sin}^{\mathrm{2}} \left(\frac{\theta}{\mathrm{2}}\right)}}\left(−\mathrm{sin}\theta\right)\mathrm{d}\theta\:=−\int\frac{\mathrm{cos}\left(\frac{\theta}{\mathrm{2}}\right)}{\mathrm{sn}\left(\frac{\theta}{\mathrm{2}}\right)}\mathrm{2cos}\left(\frac{\theta}{\mathrm{2}}\right)\mathrm{sin}\left(\frac{\theta}{\mathrm{2}}\right)\mathrm{d}\theta \\ $$$$=−\int\:\mathrm{2cos}^{\mathrm{2}} \left(\frac{\theta}{\mathrm{2}}\right)\mathrm{d}\theta\:=−\int\left(\mathrm{1}+\mathrm{cos}\theta\right)\mathrm{d}\theta\:=−\theta−\mathrm{sin}\theta\:\:+\mathrm{C} \\ $$$$=−\mathrm{arcosx}−\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }\:+\:\mathrm{C} \\ $$$$ \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 23/Aug/20
$$\mathrm{another}\:\mathrm{method}\:\:\mathrm{I}\:=\int\:\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}\mathrm{dx}\:\:\mathrm{we}\:\mathrm{do}\:\mathrm{the}\:\mathrm{changement}\:\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}=\mathrm{t} \\ $$$$\Rightarrow\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}\:=\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \:\Rightarrow\mathrm{1}+\mathrm{x}\:=\mathrm{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \mathrm{x}\:\Rightarrow\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \right)\mathrm{x}\:=\mathrm{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\:\Rightarrow\mathrm{x}\:=\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}}\:\Rightarrow \\ $$$$\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dt}}\:=\frac{\mathrm{2t}\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)−\mathrm{2t}\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:=\frac{\mathrm{4t}}{\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow\mathrm{I}\:=\int\mathrm{t}\frac{\mathrm{4t}}{\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{dt} \\ $$$$=\mathrm{4}\:\int\:\:\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}−\mathrm{1}}{\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:\mathrm{dt}\:=\mathrm{4}\:\int\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}}−\mathrm{4}\:\int\:\frac{\mathrm{dt}}{\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:\mathrm{we}\:\mathrm{have} \\ $$$$\int\:\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\:=\mathrm{arctan}\left(\mathrm{t}\right)\:+\mathrm{c}_{\mathrm{0}} \\ $$$$\int\:\frac{\mathrm{dt}}{\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} }\:=_{\mathrm{t}\:=\mathrm{tan}\theta} \:\:\:\int\:\frac{\mathrm{1}+\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \theta}{\left(\mathrm{1}+\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \theta\right)^{\mathrm{2}} }\mathrm{d}\theta\:=\int\:\frac{\mathrm{d}\theta}{\mathrm{1}+\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \theta}\:=\int\:\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \theta\:\mathrm{d}\theta \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\left(\mathrm{1}+\mathrm{cos}\left(\mathrm{2}\theta\right)\right)\mathrm{d}\theta\:=\frac{\theta}{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\mathrm{sin}\left(\mathrm{2}\theta\right)\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{arctan}\left(\mathrm{t}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}×\frac{\mathrm{2t}}{\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{I}\:=\mathrm{4arctan}\left(\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}\right)−\mathrm{2arctan}\left(\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\frac{\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}}{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}\:+\mathrm{C} \\ $$$$=\mathrm{2arctan}\left(\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}\right)\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)\sqrt{\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}}+\mathrm{C} \\ $$$$ \\ $$