Hogyan integrálható az sqrt (x ^ 2 + 4x) dx?

Hogyan integrálható az sqrt (x ^ 2 + 4x) dx?
Anonim

Válasz:

#intqrt (x ^ 2 + 4x) dx = sinh (2cosh ^ -1 ((x + 2) / 2)) - 2cosh ^ -1 ((x + 2) / 2) + C #

Magyarázat:

Mivel egyszerűbb kezelni csak az egyiket #x# négyzetgyök alatt, a négyzetet teljesítjük:

# X ^ 2 + 4x = (x + 2) ^ 2 + k #

# X ^ 2 + 4x = x ^ 2 + 4x + 4 + K #

# K = -4 #

# X ^ 2 + 4x = (x + 2) ^ 2-4 #

#intqrt (x ^ 2 + 4x) x = int qrt ((x + 2) ^ 2-4) x # #

Most trigonometrikus helyettesítést kell végezni. Hiperbolikus triggerfunkciókat fogok használni (mivel a secant integrál általában nem túl szép). Az alábbi identitást szeretnénk használni:

# Cosh ^ 2 (teta) -1 = sinh ^ 2 (théta) #

Ehhez szeretnénk # (X + 2) ^ 2 = 4cosh ^ 2 (théta) #. Meg tudjuk oldani #x# hogy milyen helyettesítésre van szükségünk:

# X + 2 = 2cosh (théta) #

# X = 2cosh (théta) -2 #

Az integráláshoz # # Theta, meg kell szoroznunk a #x# tekintetében # # Theta:

# dx / (d theta) = 2sinh (theta) #

#int qrt ((x + 2) ^ 2-4) dx = int qrt ((2cosh (theta)) ^ 2-4) * 2sinh (theta) d theta = #

# = 2int (4 kp ^ 2 (teta) -4) * sinh (theta) d theta = 2intqrt (4 (cosh ^ 2 (theta) -1)) * sinh (theta) d theta = #

# = 2 * sqrt (4) int qrt (cosh ^ 2 (theta) -1) * sinh (theta) d theta = #

Most használhatjuk az identitást # Cosh ^ 2 (teta) -1 = sinh ^ 2 (théta) #:

# = 4intqrt (sinh ^ 2 (theta)) * sinh (theta) d-teta = 4-es sinh ^ 2 (theta) d theta #

Most az identitást használjuk:

# Sinh ^ 2 (teta) = 1/2 (cosh (2 théta) -1) #

# 4 / 2int cosh (2-teta) -1 deta = intc 2cch (2-aseta) d-teta-2-teta = #

Egyértelmű u-helyettesítést tehetünk # 2cosh (2 théta) #, de elég nyilvánvaló, hogy a válasz #sinh (2 théta) #:

# = Sinh (2 théta) -2theta +, C #

Most meg kell szüntetnünk a helyettesítést. Meg tudjuk oldani # # Theta megkapja:

# Téta = cosh ^ -1 ((x + 2) / 2) #

Ez adja meg:

#sinh (2cosh ^ -1 ((x + 2) / 2)) - 2cosh ^ -1 ((x + 2) / 2) +, C #