Question Number 121696 by bemath last updated on 11/Nov/20
$$\:\:\int\:\frac{{x}^{\mathrm{4}} −\mathrm{5}{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{6}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{18}}{{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} }\:{dx}\:? \\ $$
Answered by liberty last updated on 11/Nov/20
$$\mathrm{J}=\int\:\left[\left(\mathrm{x}−\mathrm{2}\right)−\frac{\mathrm{18}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}−\mathrm{3}\right)}\:\right]\mathrm{dx}\:= \\ $$$$\:\mathrm{J}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{18}\int\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}−\mathrm{3}\right)}\:\mathrm{dx}\: \\ $$$$\:\mathrm{Partial}\:\mathrm{fraction}\: \\ $$$$\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}−\mathrm{3}\right)}\:=\:\frac{\mathrm{A}}{\mathrm{x}}\:+\:\frac{\mathrm{B}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }\:+\:\frac{\mathrm{C}}{\mathrm{x}−\mathrm{3}} \\ $$$$\mathrm{C}\:=\:\left[\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }\:\right]_{\mathrm{x}=\mathrm{3}} =\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}} \\ $$$$\mathrm{B}\:=\:\left[\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}−\mathrm{3}}\:\right]_{\mathrm{x}=\mathrm{0}} =\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\Leftrightarrow\mathrm{1}\:=\:\mathrm{Ax}\left(\mathrm{x}−\mathrm{3}\right)\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{x}−\mathrm{3}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}}\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{x}=\mathrm{1}\Rightarrow\mathrm{1}\:=\:−\mathrm{2A}\:+\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}}\:\Rightarrow\mathrm{A}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}} \\ $$$$\mathrm{J}\:=\:\frac{\left(\mathrm{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}−\mathrm{18}\int\:\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9x}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}\left(\mathrm{x}−\mathrm{3}\right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3x}^{\mathrm{2}} }\right)\:\mathrm{dx} \\ $$$$\mathrm{J}\:=\:\frac{\left(\mathrm{x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}+\mathrm{2ln}\:\mid\mathrm{x}\mid\:−\mathrm{2ln}\:\mid\mathrm{x}−\mathrm{3}\mid\:−\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{x}}\:+\:\mathrm{c}\:.\:\blacktriangle\: \\ $$
Commented by bemath last updated on 11/Nov/20
$${typo}\:{it}\:{should}\:{be}\: \\ $$$$\mathrm{1}\:=\:{Ax}\left({x}−\mathrm{3}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left({x}−\mathrm{3}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}}{x}^{\mathrm{2}} \\ $$$${x}=\mathrm{1}\Rightarrow\mathrm{1}=−\mathrm{2}{A}+\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{2}{A}=\:−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{9}}\:;\:{A}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}} \\ $$$${J}\:=\:\frac{\left({x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}−\mathrm{18}\int\:\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}{x}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}\left({x}−\mathrm{3}\right)}\right)\:{dx} \\ $$$${J}=\:\frac{\left({x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}+\mathrm{2ln}\:\mid{x}\mid−\frac{\mathrm{6}}{{x}}−\mathrm{2ln}\:\mid{x}−\mathrm{3}\mid\:+\:{c} \\ $$$${J}=\:\frac{\left({x}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}+\:\mathrm{ln}\:\mid\frac{{x}}{{x}−\mathrm{3}}\mid^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{6}}{{x}}\:+\:{c}\: \\ $$
Answered by MJS_new last updated on 11/Nov/20
$$\int\frac{{x}^{\mathrm{4}} −\mathrm{5}{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{6}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{18}}{{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} }{dx}= \\ $$$$=\int{x}−\mathrm{2}+\frac{\mathrm{2}}{{x}}−\frac{\mathrm{2}}{{x}−\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{6}}{{x}^{\mathrm{2}} }{dx}= \\ $$$$=\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}−\mathrm{2}{x}+\mathrm{2ln}\:\mid{x}\mid\:−\mathrm{2ln}\:\mid{x}−\mathrm{3}\mid\:−\frac{\mathrm{6}}{{x}}= \\ $$$$=\frac{{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{12}}{\mathrm{2}{x}}+\mathrm{2ln}\:\mid\frac{{x}}{{x}−\mathrm{3}}\mid\:+{C} \\ $$
Commented by liberty last updated on 11/Nov/20
$$\mathrm{Ostrogradski}\: \\ $$
Commented by MJS_new last updated on 11/Nov/20
$$\mathrm{no}.\:\mathrm{just}\:\mathrm{decomposition}. \\ $$