1) Let us expand the integrand into partial fractions:
2 x 2 ( x − 1 ) 2 ( x + 1 ) = A x − 1 + B ( x − 1 ) 2 + C x + 1 = A ( x 2 − 1 ) + B ( x + 1 ) + C ( x 2 − 2 x + 1 ) ( x − 1 ) 2 ( x + 1 ) = x 2 ( A + C ) + x ( B − 2 C ) − A + B + C ( x − 1 ) 2 ( x + 1 ) \frac{{2{x^2}}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^2}\left( {x + 1} \right)}} = \frac{A}{{x - 1}} + \frac{B}{{{{\left( {x - 1} \right)}^2}}} + \frac{C}{{x + 1}} = \frac{{A({x^2} - 1) + B(x + 1) + C\left( {{x^2} - 2x + 1} \right)}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^2}\left( {x + 1} \right)}} = \frac{{{x^2}\left( {A + C} \right) + x\left( {B - 2C} \right) - A + B + C}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^2}\left( {x + 1} \right)}} ( x − 1 ) 2 ( x + 1 ) 2 x 2 = x − 1 A + ( x − 1 ) 2 B + x + 1 C = ( x − 1 ) 2 ( x + 1 ) A ( x 2 − 1 ) + B ( x + 1 ) + C ( x 2 − 2 x + 1 ) = ( x − 1 ) 2 ( x + 1 ) x 2 ( A + C ) + x ( B − 2 C ) − A + B + C
{ A + C = 2 B − 2 C = 0 − A + B + C = 0 ⇒ A = 3 2 , B = 1 , C = 1 2 \left\{ \begin{array}{l}
A + C = 2\\
B - 2C = 0\\
- A + B + C = 0
\end{array} \right. \Rightarrow A = \frac{3}{2},\,\,B = 1,\,\,C = \frac{1}{2} ⎩ ⎨ ⎧ A + C = 2 B − 2 C = 0 − A + B + C = 0 ⇒ A = 2 3 , B = 1 , C = 2 1
Then
∫ 2 x 2 ( x − 1 ) 2 ( x + 1 ) d x = 3 2 ∫ d x x − 1 + ∫ d x ( x − 1 ) 2 + 1 2 ∫ d x x + 1 = 3 2 ln ∣ x − 1 ∣ − 1 x − 1 _ 1 2 ln ∣ x + 1 ∣ + C \int {\frac{{2{x^2}}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^2}\left( {x + 1} \right)}}dx} = \frac{3}{2}\int {\frac{{dx}}{{x - 1}} + \int {\frac{{dx}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^2}}}} } + \frac{1}{2}\int {\frac{{dx}}{{x + 1}}} = \frac{3}{2}\ln |x - 1| - \frac{1}{{x - 1}}\_\frac{1}{2}\ln |x + 1| + C ∫ ( x − 1 ) 2 ( x + 1 ) 2 x 2 d x = 2 3 ∫ x − 1 d x + ∫ ( x − 1 ) 2 d x + 2 1 ∫ x + 1 d x = 2 3 ln ∣ x − 1∣ − x − 1 1 _ 2 1 ln ∣ x + 1∣ + C
Answer: 3 2 ln ∣ x − 1 ∣ − 1 x − 1 _ 1 2 ln ∣ x + 1 ∣ + C \frac{3}{2}\ln |x - 1| - \frac{1}{{x - 1}}\_\frac{1}{2}\ln |x + 1| + C 2 3 ln ∣ x − 1∣ − x − 1 1 _ 2 1 ln ∣ x + 1∣ + C
2)
∫ 2 x 3 − 3 x 2 − x − 7 2 x 2 − 3 x − 2 d x = ∫ 2 x 3 − 3 x 2 − 2 x + x − 7 2 x 2 − 3 x − 2 d x = ∫ 2 x 3 − 3 x 2 − 2 x 2 x 2 − 3 x − 2 d x + ∫ x − 7 2 x 2 − 3 x − 2 d x = ∫ x ( 2 x 2 − 3 x − 2 ) 2 x 2 − 3 x − 2 d x + 1 4 ∫ 4 x − 28 2 x 2 − 3 x − 2 d x = ∫ x d x + 1 4 ∫ 4 x − 3 − 25 2 x 2 − 3 x − 2 d x = ∫ x d x + 1 4 ∫ 4 x − 3 2 x 2 − 3 x − 2 d x − 25 4 ∫ d x 2 x 2 − 3 x − 2 = ∫ x d x + 1 4 ∫ d ( 2 x 2 − 3 x − 2 ) 2 x 2 − 3 x − 2 − 25 8 ∫ d x x 2 − 3 2 x − 1 = ∫ x d x + 1 4 ∫ d ( 2 x 2 − 3 x − 2 ) 2 x 2 − 3 x − 2 − 25 8 ∫ d x x 2 − 3 2 x + 9 16 − 25 16 = ∫ x d x + 1 4 ∫ d ( 2 x 2 − 3 x − 2 ) 2 x 2 − 3 x − 2 + 25 8 ∫ d x ( 5 4 ) 2 − ( x − 3 4 ) 2 = x 2 2 + 1 4 ln ∣ 2 x 2 − 3 x − 2 ∣ + 25 8 ⋅ 1 2 ⋅ 5 4 ln ∣ 5 4 + x − 3 4 5 4 − ( x − 3 4 ) ∣ + C = x 2 2 + 1 4 ln ∣ 2 x 2 − 3 x − 2 ∣ + 5 4 ln ∣ 1 2 + x 2 − x ∣ + C \int {\frac{{2{x^3} - 3{x^2} - x - 7}}{{2{x^2} - 3x - 2}}dx = } \int {\frac{{2{x^3} - 3{x^2} - 2x + x - 7}}{{2{x^2} - 3x - 2}}dx = } \int {\frac{{2{x^3} - 3{x^2} - 2x}}{{2{x^2} - 3x - 2}}dx + \int {\frac{{x - 7}}{{2{x^2} - 3x - 2}}} } dx = \int {\frac{{x\left( {2{x^2} - 3x - 2} \right)}}{{2{x^2} - 3x - 2}}dx + \frac{1}{4}\int {\frac{{4x - 28}}{{2{x^2} - 3x - 2}}} } dx = \int {xdx + \frac{1}{4}\int {\frac{{4x - 3 - 25}}{{2{x^2} - 3x - 2}}} dx} = \int {xdx + \frac{1}{4}\int {\frac{{4x - 3}}{{2{x^2} - 3x - 2}}} dx} - \frac{{25}}{4}\int {\frac{{dx}}{{2{x^2} - 3x - 2}}} = \int {xdx + \frac{1}{4}\int {\frac{{d\left( {2{x^2} - 3x - 2} \right)}}{{2{x^2} - 3x - 2}}} } - \frac{{25}}{8}\int {\frac{{dx}}{{{x^2} - \frac{3}{2}x - 1}}} = \int {xdx + \frac{1}{4}\int {\frac{{d\left( {2{x^2} - 3x - 2} \right)}}{{2{x^2} - 3x - 2}}} } - \frac{{25}}{8}\int {\frac{{dx}}{{{x^2} - \frac{3}{2}x + \frac{9}{{16}} - \frac{{25}}{{16}}}} = } \int {xdx + \frac{1}{4}\int {\frac{{d\left( {2{x^2} - 3x - 2} \right)}}{{2{x^2} - 3x - 2}}} } + \frac{{25}}{8}\int {\frac{{dx}}{{{{\left( {\frac{5}{4}} \right)}^2} - {{\left( {x - \frac{3}{4}} \right)}^2}}} = } \frac{{{x^2}}}{2} + \frac{1}{4}\ln \left| {2{x^2} - 3x - 2} \right| + \frac{{25}}{8} \cdot \frac{1}{{2 \cdot \frac{5}{4}}}\ln \left| {\frac{{\frac{5}{4} + x - \frac{3}{4}}}{{\frac{5}{4} - \left( {x - \frac{3}{4}} \right)}}} \right| + C = \frac{{{x^2}}}{2} + \frac{1}{4}\ln \left| {2{x^2} - 3x - 2} \right| + \frac{5}{4}\ln \left| {\frac{{\frac{1}{2} + x}}{{2 - x}}} \right| + C ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 2 x 3 − 3 x 2 − x − 7 d x = ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 2 x 3 − 3 x 2 − 2 x + x − 7 d x = ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 2 x 3 − 3 x 2 − 2 x d x + ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 x − 7 d x = ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 x ( 2 x 2 − 3 x − 2 ) d x + 4 1 ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 4 x − 28 d x = ∫ x d x + 4 1 ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 4 x − 3 − 25 d x = ∫ x d x + 4 1 ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 4 x − 3 d x − 4 25 ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 d x = ∫ x d x + 4 1 ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 d ( 2 x 2 − 3 x − 2 ) − 8 25 ∫ x 2 − 2 3 x − 1 d x = ∫ x d x + 4 1 ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 d ( 2 x 2 − 3 x − 2 ) − 8 25 ∫ x 2 − 2 3 x + 16 9 − 16 25 d x = ∫ x d x + 4 1 ∫ 2 x 2 − 3 x − 2 d ( 2 x 2 − 3 x − 2 ) + 8 25 ∫ ( 4 5 ) 2 − ( x − 4 3 ) 2 d x = 2 x 2 + 4 1 ln ∣ ∣ 2 x 2 − 3 x − 2 ∣ ∣ + 8 25 ⋅ 2 ⋅ 4 5 1 ln ∣ ∣ 4 5 − ( x − 4 3 ) 4 5 + x − 4 3 ∣ ∣ + C = 2 x 2 + 4 1 ln ∣ ∣ 2 x 2 − 3 x − 2 ∣ ∣ + 4 5 ln ∣ ∣ 2 − x 2 1 + x ∣ ∣ + C
Answer" x 2 2 + 1 4 ln ∣ 2 x 2 − 3 x − 2 ∣ + 5 4 ln ∣ 1 2 + x 2 − x ∣ + C \frac{{{x^2}}}{2} + \frac{1}{4}\ln \left| {2{x^2} - 3x - 2} \right| + \frac{5}{4}\ln \left| {\frac{{\frac{1}{2} + x}}{{2 - x}}} \right| + C 2 x 2 + 4 1 ln ∣ ∣ 2 x 2 − 3 x − 2 ∣ ∣ + 4 5 ln ∣ ∣ 2 − x 2 1 + x ∣ ∣ + C
Comments