Question Number 208316 by Tawa11 last updated on 11/Jun/24
$$\int\:\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:\:+\:\:\mathrm{3}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}\:\:+\:\:\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:\:+\:\:\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:\mathrm{dx} \\ $$
Answered by Frix last updated on 11/Jun/24
$$\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{2}} \left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{dx}= \\ $$$$=−\mathrm{3}\int\frac{{dx}}{{x}}+\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=−\mathrm{3ln}\:\mid{x}\mid\:− \\ $$$$+\mathrm{3}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} }+\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:−\frac{\mathrm{3}}{{x}}+ \\ $$$$+\int\frac{{dx}}{{x}+\mathrm{1}}+\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:+\mathrm{ln}\:\mid{x}+\mathrm{1}\mid\:+ \\ $$$$+\int\frac{\mathrm{2}{x}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{dx}−\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:+\mathrm{ln}\:\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\:− \\ $$$$−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}+\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \:{x}\:− \\ $$$$+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{dx}\:\:\:\:\:−\frac{{x}+\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}= \\ $$$$=−\frac{\left(\mathrm{7}{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{6}\right)}{\mathrm{2}{x}\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}+\mathrm{ln}\:\mid\frac{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}{{x}^{\mathrm{3}} }\mid\:−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \:{x}\:+{C} \\ $$
Commented by Frix last updated on 11/Jun/24
$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{dx}\:\overset{{t}=\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \:{x}} {=} \\ $$$$=\int\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}+\mathrm{cos}\:{t}\:\mathrm{sin}\:{t}\:−\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \:{t}\right){dt}= \\ $$$$=−\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{2}}\int\mathrm{cos}\:\left(\mathrm{2}{t}+\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right)\:{dt}=−\frac{\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}}\mathrm{sin}\:\left(\mathrm{2}{t}+\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right)\:= \\ $$$$=\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\mathrm{4}\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}−\frac{{x}+\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}=−\frac{{x}+\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}+{C} \\ $$
Commented by Tawa11 last updated on 11/Jun/24
$$\mathrm{Thanks}\:\mathrm{sir}. \\ $$$$\mathrm{I}\:\mathrm{really}\:\mathrm{appreciate}\:\mathrm{sir}. \\ $$