Kaj je antiderivat /1 / (x ^ 2-2x + 2) ^ 2?

Kaj je antiderivat /1 / (x ^ 2-2x + 2) ^ 2?
Anonim

Odgovor:

# 1 / 2arktan (x-1) + (x-1) / (2 (x ^ 2-2x + 2)) + c #

Pojasnilo:

Tukaj imamo torej integral:

#int 1 / (x ^ 2-2x + 2) ^ 2 dx #

Zdi se, da oblika kvadratne vzajemnosti nakazuje, da bi tukaj delovala trigonometrična substitucija. Najprej dokončajte kvadrat, da dobite:

# x ^ 2-2x + 2 = (x-1) ^ 2 + 1 #

Nato uporabite zamenjavo #u = x-1 # za odstranitev linearnega:

# (du) / dx = 1 #

#rArr du = dx #

Tako lahko varno spremenimo spremenljivke brez neželenih stranskih učinkov:

#int 1 / (x ^ 2-2x + 2) ^ 2 dx #

# = int 1 / ((x-1) ^ 2 +1) ^ 2 dx #

# - = int 1 / (u ^ 2 + 1) ^ 2 du #

Zdaj je to idealna oblika za izvajanje trigonometrične substitucije; # u ^ 2 + 1 # predlaga pitagorejsko identiteto # 1 + tan ^ 2theta = sec ^ 2theta #, zato uporabljamo zamenjavo #u = tantheta # poenostaviti imenovalec:

# (du) / (d theta) = sek ^ 2 theta #

#rArr du = sek ^ 2 theta d theta #

Integral postane:

#int 1 / (sec ^ 2 theta) ^ 2 * sec ^ 2 theta d theta #

# = int 1 / (sek ^ 2 theta) d theta #

# - = int cos ^ 2 theta d theta #

Zdaj uporabljamo formulo za dvojni kot # cos # narediti ta antivirusen bolj obvladljiv:

#cos (2theta) = 2cos ^ 2 theta - 1 #

#hArr cos ^ 2 theta = 1/2 (cos (2 theta) + 1) #

Nato vnesite to v integral:

# 1/2 int cos (2 theta) + 1 d theta #

# = 1/2 (theta + 1/2 sin (2 theta)) + c # (in ponovno odprete z dvojnim kotom za # sin #)

# = 1/2 theta + 1 / 2sinthetacostheta + c #

Zdaj, # x-1 = u = tan theta #

#rArr theta = arctan (x-1) #

# 1 + (x-1) ^ 2 = sek ^ 2 theta #

#rArr cos theta = 1 / sqrt (x ^ 2 - 2x +2) #

#sin theta = tan theta * cos theta #

#rArr sin theta = (x-1) / (sqrt (x ^ 2 + 2x + 2) #

#:. sintheta * costheta = (x-1) / (x ^ 2-2x + 2) #

Nazadnje, do točke:

#int 1 / (x ^ 2-2x + 2) ^ 2 dx #

# = 1 / 2arktan (x-1) + (x-1) / (2 (x ^ 2-2x + 2)) + c #