Question Number 123513 by bramlexs22 last updated on 26/Nov/20
$$\int\:\frac{\mathrm{sin}\:{x}+\mathrm{2cos}\:{x}}{\mathrm{3sin}\:{x}+\mathrm{4cos}\:{x}}\:{dx}? \\ $$
Commented by liberty last updated on 26/Nov/20
$${by}\:{partial}\:{fraction} \\ $$$${o}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{11}}{\mathrm{25}}\int\:\frac{\mathrm{3sin}\:{x}+\mathrm{4cos}\:{x}}{\mathrm{3sin}\:{x}+\mathrm{4cos}\:{x}}{dx}+\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{25}}\int\:\frac{\mathrm{3cos}\:{x}−\mathrm{4sin}\:{x}}{\mathrm{3sin}\:{x}+\mathrm{4cos}\:{x}}{dx} \\ $$$${o}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{11}{x}}{\mathrm{25}}+\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{25}}\ell{n}\:\mid\mathrm{3sin}\:{x}+\mathrm{4cos}\:{x}\mid\:+\:{c}\: \\ $$
Answered by bramlexs22 last updated on 26/Nov/20
Answered by MJS_new last updated on 26/Nov/20
$$\int\frac{{a}\mathrm{sin}\:{x}\:+{b}\mathrm{cos}\:{x}}{{c}\mathrm{sin}\:{x}\:+{d}\mathrm{cos}\:{x}}{dx}= \\ $$$$=\frac{{ac}+{bd}}{{c}^{\mathrm{2}} +{d}^{\mathrm{2}} }{x}+\frac{{bc}−{ad}}{{c}^{\mathrm{2}} +{d}^{\mathrm{2}} }\mathrm{ln}\:\mid{c}\mathrm{sin}\:{x}\:+{d}\mathrm{cos}\:{x}\mid\:+{C} \\ $$
Commented by bramlexs22 last updated on 26/Nov/20
$${waw}..{superb}\:{sir} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 26/Nov/20
$$\mathrm{I}\:=\int\:\:\frac{\mathrm{sinx}+\mathrm{2cosx}}{\mathrm{3sinx}+\mathrm{4cosx}}\mathrm{dx}\:\mathrm{we}\:\mathrm{do}\:\mathrm{the}\:\mathrm{changement}\:\mathrm{tan}\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2}}\right)=\mathrm{z}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{I}\:=\int\:\:\:\frac{\frac{\mathrm{2z}}{\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{2}\frac{\mathrm{1}−\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{3}\frac{\mathrm{2z}}{\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{4}\frac{\mathrm{1}−\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }}\:\frac{\mathrm{2dz}}{\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }\:=\int\:\:\:\frac{\mathrm{2z}+\mathrm{2}−\mathrm{2z}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}+\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{6z}+\mathrm{4}−\mathrm{4z}^{\mathrm{2}} \right)}\mathrm{dz} \\ $$$$=\int\:\:\:\frac{\mathrm{2z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2z}−\mathrm{2}}{\left(\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{4z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{6z}−\mathrm{4}\right)}\mathrm{dz} \\ $$$$=\int\:\:\frac{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{z}−\mathrm{1}}{\left(\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3z}−\mathrm{2}\right)}\mathrm{dz}\:\:\mathrm{let}\:\mathrm{decompose} \\ $$$$\mathrm{F}\left(\mathrm{z}\right)\:=\frac{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{z}−\mathrm{1}}{\left(\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3z}−\mathrm{2}\right)} \\ $$$$\mathrm{2z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3z}−\mathrm{2}=\mathrm{0}\rightarrow\Delta=\mathrm{9}−\mathrm{4}\left(\mathrm{2}\right)\left(−\mathrm{2}\right)\:=\mathrm{25}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{z}_{\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{3}+\mathrm{5}}{\mathrm{4}}=\mathrm{2}\:\mathrm{and}\:\mathrm{z}_{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{3}−\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\:=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{F}\left(\mathrm{z}\right)=\frac{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{z}−\mathrm{1}}{\left(\mathrm{z}−\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{z}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)\left(\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)}\:=\frac{\mathrm{a}}{\mathrm{z}−\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{b}}{\mathrm{z}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}}\:+\frac{\mathrm{cz}\:+\mathrm{d}}{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{a}\:=\frac{\mathrm{1}}{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}×\mathrm{5}}\:=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{15}}\:\:\mathrm{and}\:\mathrm{b}\:=\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}}{\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}−\mathrm{2}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}+\mathrm{1}\right)}=−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}×\frac{\mathrm{1}}{\left(−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\right)\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\:\:….\:\Rightarrow \\ $$$$\int\:\mathrm{F}\left(\mathrm{z}\right)\mathrm{dz}\:=\mathrm{alog}\mid\mathrm{z}−\mathrm{2}\mid+\mathrm{blog}\mid\mathrm{z}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mid+\frac{\mathrm{c}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left(\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}\right)+\mathrm{d}\:\mathrm{arctanz}\:+\mathrm{k}= \\ $$$$=\mathrm{a}\:\mathrm{log}\mid\mathrm{tan}\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2}}\right)−\mathrm{2}\mid+\mathrm{blog}\mid\mathrm{tan}\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mid+\frac{\mathrm{c}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left(\mathrm{1}+\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2}\:}\right)\right) \\ $$$$+\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{2}}\:+\mathrm{K} \\ $$