Question Number 122098 by Rohit412 last updated on 14/Nov/20
Commented by liberty last updated on 14/Nov/20
$$\int\:\frac{\mathrm{dx}}{\:\sqrt{\left(\mathrm{2ax}+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{3}} }}\:=\:\int\:\frac{\mathrm{dx}}{\left(\sqrt{\mathrm{2ax}+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }\right)^{\mathrm{3}} } \\ $$$$\int\:\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{3}} \:\left(\sqrt{\mathrm{2ax}^{−\mathrm{1}} +\mathrm{1}}\right)^{\mathrm{3}} }\:=\:\int\:\frac{\mathrm{x}^{−\mathrm{2}} \mathrm{dx}}{\mathrm{x}\:\sqrt{\left(\mathrm{2ax}^{−\mathrm{1}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }} \\ $$$$\mathrm{setting}\:\sqrt{\left(\mathrm{2ax}^{−\mathrm{1}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }\:=\:\mathrm{u}\:\Rightarrow\:\mathrm{2ax}^{−\mathrm{1}} +\mathrm{1}=\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}} \\ $$$$\mathrm{x}^{−\mathrm{2}} \:\mathrm{dx}\:=\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3a}\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{u}}}\:\mathrm{du}\:\wedge\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}}\:=\:\frac{\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }−\mathrm{1}}{\mathrm{2a}} \\ $$$$\mathrm{I}\:=\:\int\:−\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3a}\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{u}}}\right)\left(\frac{\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }−\mathrm{1}}{\mathrm{2a}}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{u}}\right)\:\mathrm{du}\: \\ $$$$\mathrm{I}=\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6a}^{\mathrm{2}} }\:\int\:\frac{\left(\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}} −\mathrm{1}\right)}{\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}} }\:\mathrm{du}\: \\ $$$$\mathrm{I}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6a}^{\mathrm{2}} }\:\int\:\left(\mathrm{u}^{−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}} −\mathrm{u}^{−\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}} \right)\:\mathrm{du}\: \\ $$$$\mathrm{I}\:=\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6a}^{\mathrm{2}} }\:\left(\:\mathrm{3}\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{u}}\:+\frac{\mathrm{3}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{u}}}\right)\:+\:\mathrm{c}\: \\ $$$$\mathrm{I}\:=\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6a}^{\mathrm{2}} }\left(\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{2ax}^{−\mathrm{1}} +\mathrm{1}}\:+\:\frac{\mathrm{3}}{\:\sqrt{\mathrm{2ax}^{−\mathrm{1}} +\mathrm{1}}}\right)+\mathrm{c} \\ $$$$\mathrm{I}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6a}^{\mathrm{2}} }\:\left(\:\frac{\mathrm{3}\left(\frac{\mathrm{2a}+\mathrm{x}}{\mathrm{x}}\right)+\mathrm{3}}{\:\sqrt{\frac{\mathrm{2a}+\mathrm{x}}{\mathrm{x}}}}\right)\:+\:\mathrm{c}\: \\ $$$$\mathrm{I}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6a}^{\mathrm{2}} }\left(\frac{\mathrm{6a}+\mathrm{6x}}{\mathrm{x}}.\:\frac{\sqrt{\mathrm{x}}}{\:\sqrt{\mathrm{2a}+\mathrm{x}}}\right)+\mathrm{c}\: \\ $$$$\mathrm{I}=−\frac{\mathrm{a}+\mathrm{x}}{\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\:\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2ax}+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }}\right)+\mathrm{c}\:.\:\blacktriangle \\ $$
Answered by ajfour last updated on 14/Nov/20
$${I}=\int\frac{{dx}}{\left(\mathrm{2}{ax}+{x}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{3}/\mathrm{2}} }=\int\frac{{dx}}{\left\{\left({x}+{a}\right)^{\mathrm{2}} −{a}^{\mathrm{2}} \right\}^{\mathrm{3}/\mathrm{2}} } \\ $$$${let}\:{x}+{a}={a}\mathrm{sec}\:\theta \\ $$$$\Rightarrow\:\:{dx}={a}\mathrm{sec}\:\theta\mathrm{tan}\:\theta{d}\theta \\ $$$${I}=\int\:\frac{{a}\mathrm{sec}\:\theta\mathrm{tan}\:\theta{d}\theta}{{a}^{\mathrm{3}} \mathrm{tan}\:^{\mathrm{3}} \theta}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }\int\frac{\mathrm{cos}\:\theta}{\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} \theta}{d}\theta \\ $$$$\:\:{Now}\:\:{let}\:\:\mathrm{sin}\:\theta={t}\:\:\Rightarrow\:\:\mathrm{cos}\:\theta{d}\theta={dt} \\ $$$$\Rightarrow\:{I}=\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }\int\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{2}} }\:=\:−\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} {t}}+{c}\:=−\:\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\theta}+{c} \\ $$$$\:\:{I}\:=−\frac{\mathrm{1}/{a}^{\mathrm{2}} }{\:\sqrt{\mathrm{1}−\frac{{a}^{\mathrm{2}} }{\left({x}+{a}\right)^{\mathrm{2}} }}}+{c}\:\: \\ $$$$\:{I}=\frac{−\mid{x}+{a}\mid}{{a}^{\mathrm{2}} \sqrt{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{ax}}}+{c}\:. \\ $$