Question Number 120549 by bobhans last updated on 01/Nov/20
Answered by TANMAY PANACEA last updated on 01/Nov/20
$$\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{x}+\mathrm{3}−\mathrm{4}{x}−\mathrm{3}}{\left(\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} }{dx} \\ $$$$=\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{{dx}}{\:\sqrt{\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} }}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{\mathrm{4}{x}+\mathrm{3}}{\left(\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} } \\ $$$$=\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{{dx}}{\:\sqrt{\mathrm{2}−\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\int\frac{−\mathrm{8}{x}+\mathrm{4}−\mathrm{10}}{\left(\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} } \\ $$$$=\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{{dx}}{\:\sqrt{\mathrm{2}−\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\int\frac{{d}\left(\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \right)}{\left(\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} }+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\int\frac{{dx}}{\left(\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} } \\ $$$$\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \\ $$$$−\mathrm{4}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}×{x}×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}\right)=−\mathrm{4}\left\{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right\} \\ $$$$\mathrm{4}\left\{\mathrm{1}−\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \right\} \\ $$$${I}_{\mathrm{1}} =\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{{dx}}{\:\sqrt{\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} }\:}=\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{4}}×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{\:\sqrt{\left\{\mathrm{1}−\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \right\}}}\:{use}\:{formula} \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} =\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\int\frac{{d}\left(\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \right)}{\left(\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} }\rightarrow\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\int\frac{{dp}}{{p}^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} } \\ $$$${I}_{\mathrm{3}} =\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{\left\{\mathrm{1}−\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \right\}^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} }\rightarrow{use}\:\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)={sina} \\ $$$$\boldsymbol{{lengthy}}\:\boldsymbol{{problem}}\:\boldsymbol{{need}}\:\boldsymbol{{to}}\:\boldsymbol{{solve}}\:\boldsymbol{{in}}\:\boldsymbol{{paper}} \\ $$
Answered by john santu last updated on 01/Nov/20
$$\int\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} \:{dx}}{\left(\mathrm{4}−\left(\mathrm{1}−\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{2}} \right)^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} }\:;\:\left[\:{set}\:\mathrm{1}−\mathrm{2}{x}\:=\:\mathrm{2}\:\mathrm{sin}\:{t}\:{or}\:\mathrm{sin}\:{t}\:=\:\frac{\mathrm{1}−\mathrm{2}{x}}{\mathrm{2}}\:\right] \\ $$$$\int\:\frac{\left(\frac{\mathrm{1}−\mathrm{2sin}\:{t}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \left(−\mathrm{cos}\:{t}\:{dt}\:\right)}{\left(\mathrm{4}−\mathrm{4sin}\:^{\mathrm{2}} {t}\right)^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}} }\:= \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}}\int\:\frac{\left(\mathrm{1}−\mathrm{2sin}\:{t}\right)^{\mathrm{2}} \:\mathrm{cos}\:{t}\:{dt}}{\mathrm{cos}\:^{\mathrm{3}} {t}}\:=\: \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}}\:\int\:\frac{\mathrm{1}−\mathrm{4sin}\:{t}+\mathrm{4sin}\:^{\mathrm{2}} {t}}{\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} {t}}\:{dt}\:= \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}}\:\int\:\left(\mathrm{sec}\:^{\mathrm{2}} {t}−\mathrm{4}\frac{\mathrm{sin}\:{t}}{\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} {t}}+\mathrm{4}\:\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} {t}\right)\:{dt}\:= \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}}\:\left[\:\int\left(\mathrm{5sec}\:^{\mathrm{2}} {t}−\mathrm{4}\right){dt}+\mathrm{4}\int\:\frac{{d}\left(\mathrm{cos}\:{t}\right)}{\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} {t}}\:\right]= \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}}\:\left[\:\mathrm{5tan}\:{t}−\mathrm{4}{t}−\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{cos}\:{t}}\:\right]\:+\:{c}\:= \\ $$$$−\frac{\mathrm{5}\left(\mathrm{1}−\mathrm{2}{x}\right)}{\mathrm{32}\sqrt{\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} }}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\mathrm{arc}\:\mathrm{sin}\:\left(\frac{\mathrm{1}−\mathrm{2}{x}}{\mathrm{2}}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\:\mathrm{16}\sqrt{\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} }}\:+\:{c}\:\left[\checkmark\right] \\ $$
Answered by MJS_new last updated on 01/Nov/20
$$\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{3}+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{3}/\mathrm{2}} }{dx}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[{t}={x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\rightarrow\:{dx}={dt}\right] \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}}\int\frac{\left(\mathrm{2}{t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{\:\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{3}/\mathrm{2}} }{dt}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[{u}=\mathrm{arcsin}\:{t}\:\rightarrow\:{dt}=\sqrt{\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} }{du}\right] \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}}\int\frac{\left(\mathrm{1}+\mathrm{2sin}\:{u}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \:{u}}{du}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[{v}=\mathrm{tan}\:{u}\:\rightarrow\:{du}=\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \:{u}\:{dv}\right] \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}}\int\frac{\left(\mathrm{2}{v}+\sqrt{{v}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}\right)^{\mathrm{2}} }{{v}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{dv}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{32}}\int{dv}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\int\frac{{dv}}{{v}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\int\frac{{v}}{\:\sqrt{{v}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}{dv}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{32}}{v}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\mathrm{arctan}\:{v}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\sqrt{{v}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}=… \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[{v}=\mathrm{tan}\:\frac{{u}}{\mathrm{2}}\:\rightarrow\:{du}=\frac{\mathrm{2}}{{v}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{dv}\right] \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{16}}\int\frac{\left({v}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{v}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{\left({v}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \left({v}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \left({v}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}{dv}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{32}}\int\frac{{dv}}{\left({v}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}}\int\frac{{dv}}{\left({v}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{{dv}}{\left({v}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}= \\ $$$$=−\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{32}\left({v}−\mathrm{1}\right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{32}\left({v}+\mathrm{1}\right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\mathrm{arctan}\:{v}\:=… \\ $$