Question Number 60212 by peter frank last updated on 18/May/19
Commented by maxmathsup by imad last updated on 19/May/19
$${we}\:{have}\:\mathrm{3}{x}^{\mathrm{3}} −{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{x}−\mathrm{4}\:=\mathrm{3}{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{x}−\mathrm{4} \\ $$$$=\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} \left({x}−\mathrm{1}\right)\:+\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}\:+\mathrm{4}{x}−\mathrm{4}\:=\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} \left({x}−\mathrm{1}\right)\:+\mathrm{2}{x}\left({x}−\mathrm{1}\right)+\mathrm{4}\left({x}−\mathrm{1}\right) \\ $$$$=\left({x}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}\:+\mathrm{4}\right)\:\:{also}\: \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}\:+\mathrm{2}\:={x}^{\mathrm{2}} −{x}\:−\mathrm{2}{x}+\mathrm{2}\:={x}\left({x}−\mathrm{1}\right)−\mathrm{2}\left({x}−\mathrm{1}\right)\:=\left({x}−\mathrm{1}\right)\left({x}−\mathrm{2}\right)\:\Rightarrow \\ $$$${I}\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\:\frac{\left({x}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{x}+\mathrm{4}\right)}{\:\sqrt{\mathrm{1}−{x}}\sqrt{\mathrm{2}−{x}}}\:{dx}\:=−\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\sqrt{\mathrm{1}−{x}}\left(\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{x}+\mathrm{4}\right)}{\:\sqrt{\mathrm{2}−{x}}}\:{dx} \\ $$$$=−\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \sqrt{\frac{\mathrm{1}−{x}}{\mathrm{2}−{x}}}\left(\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{x}\:+\mathrm{4}\right){dx}\:\:\:{changement}\:\sqrt{\frac{\mathrm{1}−{x}}{\mathrm{2}−{x}}}={t}\:{give} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}−{x}}{\mathrm{2}−{x}}\:={t}^{\mathrm{2}} \:\Rightarrow\mathrm{1}−{x}\:=\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} −{t}^{\mathrm{2}} {x}\:\Rightarrow\mathrm{1}−\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} =\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right){x}\:\Rightarrow{x}\:=\frac{\mathrm{1}−\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow \\ $$$${dx}/{dt}\:=\frac{−\mathrm{4}{t}\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)−\left(\mathrm{1}−\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} \right)\left(−\mathrm{2}{t}\right)}{\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} }\:=\frac{−\mathrm{4}{t}+\mathrm{4}{t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}{t}−\mathrm{4}{t}^{\mathrm{3}} }{\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} }\:=\frac{−\mathrm{2}{t}}{\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow \\ $$$${I}\:=−\int_{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} ^{\mathrm{0}} \:{t}\left\{\:\mathrm{3}\left(\frac{\mathrm{1}−\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} }\right)^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}\frac{\mathrm{1}−\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} }\:+\mathrm{4}\right\}\left(\frac{−\mathrm{2}{t}}{\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} }\right){dt} \\ $$$${I}\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} −\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} \left\{\:\:\:\frac{\mathrm{3}\left(\mathrm{1}−\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}\left(\mathrm{1}−\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)\:+\mathrm{4}\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{4}} }\right\}{dt} \\ $$$${I}\:=−\mathrm{2}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} \frac{{t}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{4}} }\left\{\:\:\mathrm{3}\left(\mathrm{4}{t}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)+\mathrm{2}\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{t}^{\mathrm{4}} \right)\:+\mathrm{4}\left({t}^{\mathrm{4}} −\mathrm{2}{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)\right\}{dt} \\ $$$$=−\mathrm{2}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} \:\:\:\:\frac{{t}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{4}} }\left\{\mathrm{12}{t}^{\mathrm{4}} \:−\mathrm{12}{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{3}\:+\mathrm{2}\:−\mathrm{6}{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{4}{t}^{\mathrm{4}} \:+\mathrm{4}{t}^{\mathrm{4}} \:−\mathrm{8}{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{4}\right\}{dt} \\ $$$$=−\mathrm{2}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} \:\:\:\frac{{t}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{4}} }\left\{\:\mathrm{20}{t}^{\mathrm{4}} \:−\mathrm{26}{t}^{\mathrm{2}} \:\:+\mathrm{9}\right\}\:{dt} \\ $$$$=−\mathrm{2}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} \:\frac{\mathrm{20}{t}^{\mathrm{6}} \:−\mathrm{26}{t}^{\mathrm{4}} \:+\mathrm{9}{t}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{4}} }\:{dt}\:\:{let}\:{decompose}\: \\ $$$${F}\left({t}\right)\:=\frac{\mathrm{20}{t}^{\mathrm{6}} −\mathrm{26}\:{t}^{\mathrm{4}} \:+\mathrm{9}{t}^{\mathrm{2}} }{\left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}} }\:\Rightarrow{F}\left({t}\right)\:=\frac{{a}}{{t}−\mathrm{1}}\:+\frac{{b}}{\left({t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:+\frac{{c}}{\left({t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }\:+\frac{{d}}{\left({t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}} }\:+\frac{{e}}{{t}+\mathrm{1}} \\ $$$$+\frac{{f}}{\left({t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:+\frac{{g}}{\left({t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }\:+\frac{{h}}{\left({t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}} } \\ $$$${F}\left(−{t}\right)={F}\left({t}\right)\:\Rightarrow\frac{−{a}}{{t}+\mathrm{1}}\:+\frac{{b}}{\left({t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:−\frac{{c}}{\left({t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }\:+\frac{{d}}{\left({t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}} }\:−\frac{{e}}{{t}−\mathrm{1}}\:+\frac{{f}}{\left({t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:−\frac{{g}}{\left({t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} } \\ $$$$+\frac{{h}}{\left({t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}} }\:={F}\left({t}\right)\:\Rightarrow−{a}\:={e}\:,{b}={f}\:,\:−{c}={g}\:\:,{d}\:={h}\:\:,….{be}\:{continued}… \\ $$
Answered by MJS last updated on 19/May/19
$$\int\frac{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{3}} −{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}−\mathrm{4}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}}}{dx}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[{t}=\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}}\:\rightarrow\:{dx}=\frac{\mathrm{2}{tdt}}{\:\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}\right] \\ $$$$=\int\left(\frac{\mathrm{25}{t}^{\mathrm{2}} }{\:\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}+\frac{\mathrm{20}}{\:\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}+\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{20}\right){dt}= \\ $$$$=\int\left[\left(\frac{\mathrm{25}\left(\mathrm{8}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}{\mathrm{8}\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}−\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{8}\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}\right)+\frac{\mathrm{20}}{\:\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}+\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{20}\right]{dt}= \\ $$$$=\int\left(\frac{\mathrm{25}\left(\mathrm{8}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}{\mathrm{8}\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}+\frac{\mathrm{135}}{\mathrm{8}\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}+\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{20}\right){dt} \\ $$$$ \\ $$$$\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{8}}\int\frac{\mathrm{8}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}{dt}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[{u}=\mathrm{arcsinh}\:\mathrm{2}{t}\:\rightarrow\:{dt}=\frac{\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}{\mathrm{2}}{du}\right] \\ $$$$=\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{16}}\int\mathrm{cosh}\:\mathrm{2}{u}\:{du}=\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{32}}\mathrm{sinh}\:\mathrm{2}{u}\:=\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{8}}{t}\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{8}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{3}\right)\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}} \\ $$$$ \\ $$$$\frac{\mathrm{135}}{\mathrm{8}}\int\frac{{dt}}{\:\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[{u}=\mathrm{arcsinh}\:\mathrm{2}{t}\:\rightarrow\:{dt}=\frac{\sqrt{\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}{\mathrm{2}}{du}\right] \\ $$$$=\frac{\mathrm{135}}{\mathrm{16}}\int{du}=\frac{\mathrm{135}}{\mathrm{16}}{u}=\frac{\mathrm{135}}{\mathrm{16}}\mathrm{arcsinh}\:\mathrm{2}{t}\:= \\ $$$$=\frac{\mathrm{135}}{\mathrm{16}}\mathrm{arcsinh}\:\mathrm{2}\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}} \\ $$$$ \\ $$$$\int\left(\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{20}\right){dt}={t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{20}{t}=\left({x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{22}\right)\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}} \\ $$$$ \\ $$$$\int\frac{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{3}} −{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}−\mathrm{4}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}}}{dx}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\left(\mathrm{8}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{26}{x}+\mathrm{101}\right)\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{135}}{\mathrm{16}}\mathrm{arcsinh}\:\mathrm{2}\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}}\:+{C} \\ $$
Commented by peter frank last updated on 19/May/19
$${thanks}.{sorry}\:{sir}\:{explain} \\ $$$${third}\:{line} \\ $$
Commented by MJS last updated on 19/May/19
$$\mathrm{I}\:\mathrm{finished}\:\mathrm{it} \\ $$
Commented by maxmathsup by imad last updated on 19/May/19
$${thank}\:{you}\:{sir}\:{for}\:{this}\:{hardwork}. \\ $$
Commented by peter frank last updated on 24/May/19
$${thank}\:{you}\:{sir} \\ $$