Question Number 27539 by Mr eaay last updated on 08/Jan/18
Commented by Tinkutara last updated on 08/Jan/18
For second part see question 27445 and 27400.
Answered by Joel578 last updated on 09/Jan/18
$${I}\:=\:\int\:\frac{{x}\:+\:\mathrm{2}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}}}\:{dx}\:=\:\int\:\frac{{x}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}}}\:{dx}\:+\:\mathrm{2}\int\:\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}}}\:{dx} \\ $$$$ \\ $$$${I}_{\mathrm{1}} \:=\:\int\:\frac{{x}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}}}\:{dx} \\ $$$$\mathrm{Let}\:{u}\:=\:{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}\:\:\rightarrow\:\:{du}\:=\:\mathrm{2}{x}\:{dx} \\ $$$${I}_{\mathrm{1}} \:=\:\int\:\frac{{x}}{\:\sqrt{{u}}}\:.\:\frac{{du}}{\mathrm{2}{x}}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\int\:\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{{u}}}\:{du} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:=\:\sqrt{{u}}\:+\:{C}\:=\:\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}}\:+\:{C} \\ $$$$ \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} \:=\:\int\:\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}}}\:{dx} \\ $$$$\mathrm{Let}\:{x}\:=\:\mathrm{3tan}\:\theta\:\:\rightarrow\:\:{dx}\:=\:\mathrm{3sec}^{\mathrm{2}} \:\theta\:{d}\theta \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} \:=\:\int\:\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{9tan}^{\mathrm{2}} \:\theta\:+\:\mathrm{9}}}\:.\:\mathrm{3sec}^{\mathrm{2}} \:\theta\:{d}\theta \\ $$$$\:\:\:\:\:\:=\:\int\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3sec}\:\theta}\:.\:\mathrm{3sec}^{\mathrm{2}} \:\theta\:{d}\theta\:=\:\int\:\mathrm{sec}\:\theta\:{d}\theta \\ $$$$\:\:\:\:\:\:=\:\mathrm{ln}\:\mid\mathrm{sec}\:\theta\:+\:\mathrm{tan}\:\theta\mid\:+\:{C} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:=\:\mathrm{ln}\:\mid\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}}\:+\:{x}\right)\mid\:+\:{C} \\ $$$$ \\ $$$${I}\:=\:{I}_{\mathrm{1}} \:+\:\mathrm{2}{I}_{\mathrm{2}} \\ $$$${I}\:=\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}}\:+\:\mathrm{2ln}\:\mid\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{9}}\:+\:{x}\right)\mid\:+\:{C} \\ $$
Answered by Joel578 last updated on 09/Jan/18
$$\int\:\frac{{x}\:−\:\mathrm{8}}{{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{4}{x}\:+\:\mathrm{16}}\:{dx}\:=\:\int\:\frac{{x}\:+\:\mathrm{2}\:−\:\mathrm{10}}{\left({x}\:+\:\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{12}}\:{dx}\:=\:\int\:\frac{{x}\:+\mathrm{2}}{\left({x}\:+\:\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{12}}\:\:{dx}\:−\:\mathrm{10}\int\:\frac{\mathrm{1}}{\left({x}\:+\:\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{12}}\:{dx} \\ $$$$ \\ $$$${I}_{\mathrm{1}} \:=\:\int\:\frac{{x}\:+\mathrm{2}}{\left({x}\:+\:\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{12}}\:\:{dx} \\ $$$$\mathrm{Let}\:{u}\:=\:{x}\:+\:\mathrm{2}\:\:\rightarrow\:\:{du}\:=\:{dx} \\ $$$${I}_{\mathrm{1}} \:=\:\int\:\frac{{u}}{{u}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{12}}\:{du}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\mathrm{ln}\:\left({u}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{12}\right)\:+\:{C}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\mathrm{ln}\:\left(\left({x}\:+\:\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{12}\right)\:+\:{C} \\ $$$$ \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} \:=\:\int\:\frac{\mathrm{1}}{\left({x}\:+\:\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{12}}\:{dx} \\ $$$$\mathrm{Let}\:{u}\:=\:{x}\:+\:\mathrm{2}\:\:\rightarrow\:\:{du}\:=\:{dx} \\ $$$${I}_{\mathrm{2}} \:=\:\int\:\frac{\mathrm{1}}{{u}^{\mathrm{2}} \:+\:\left(\sqrt{\mathrm{12}}\right)^{\mathrm{2}} }\:{du}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{12}}}\:\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \:\left(\frac{{u}}{\:\sqrt{\mathrm{12}}}\right)\:+\:{C} \\ $$$$\:\:\:\:\:=\:\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{6}}\:\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \:\left(\frac{\left({x}\:+\mathrm{2}\right)\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{6}}\right)\:+\:{C} \\ $$$$ \\ $$$${I}\:=\:{I}_{\mathrm{1}} \:−\:\mathrm{10}{I}_{\mathrm{2}} \\ $$$${I}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\mathrm{ln}\:\left(\left({x}\:+\:\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{12}\right)\:−\:\frac{\mathrm{5}\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\:\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \:\left(\frac{\left({x}\:+\mathrm{2}\right)\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{6}}\right)\:+\:{C} \\ $$