Question Number 181403 by a.lgnaoui last updated on 24/Nov/22
$${Refer}\:{to}\:\mathrm{Q181319} \\ $$$$\int\frac{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{4}} +{x}+\mathrm{2}}{dx} \\ $$$$\frac{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{4}} +{x}+\mathrm{2}}=\mathrm{1}+\frac{{x}}{\mathrm{2}\left({x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}\right)}−\frac{{x}}{\mathrm{2}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$=\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\left[\frac{\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}×\frac{\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)+\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}\right. \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}×\left[\mathrm{log}\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)\right]^{'} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}×\left(\frac{\mathrm{1}}{\left[\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\left({x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \right]+\mathrm{1}}\right) \\ $$$$−\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\left[\mathrm{log}\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)\right]^{'} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\left(\frac{\mathrm{1}}{\left[\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}×\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right.}\right)\right) \\ $$$${first}\:{with}\:\left[\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\left(\:{x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)\right]={u}\:\:\:\int\frac{\mathrm{1}}{{u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{du}={arctg}\left({u}\right) \\ $$$${and}\:{v}=\left[\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\right)\right]=\mathrm{v}\:\:\:\int\frac{{dv}}{\mathrm{1}+{v}^{\mathrm{2}} }={arctg}\left({v}\right) \\ $$$$…………… \\ $$
Answered by ARUNG_Brandon_MBU last updated on 24/Nov/22
$${I}=\int\frac{{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{dx}=\int\frac{\left({x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)−{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$\:\:=\int\left(\mathrm{1}−\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}\right){dx}={x}−\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$\:\:={x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)+\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$\:\:={x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$\:\:={x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }}{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }}{dx} \\ $$$$\:\:={x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}}{dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }}{\left({x}+\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$\:\:={x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}}\mathrm{arctan}\left[\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)\right]+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{arcoth}\left({x}+\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)+{C} \\ $$$$\:\:={x}−\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{6}}\mathrm{arctan}\left(\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{x}\sqrt{\mathrm{3}}}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\mathrm{ln}\mid\frac{{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\mid+{C} \\ $$