解決済み

積分です

dxx4+1\int \dfrac{dx}{x^4+1} を求められる方はいらっしゃいますか?

ベストアンサー

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これはこれは因数分解ができるかが勝負の分かれ目ってところですね。コードの消失したtan\tan 野郎の時にも出てきたので解けます。

(与式)=1(x22x+1)(x2+2x+1)dx(与式)=\int \dfrac{1}{(x^2-\sqrt{2}x+1)(x^2+\sqrt{2}x+1)} dx

もう恒例ですね、部分分数分解

=122(x2x22x+1x+2x2+2x+1)dx=\dfrac{1}{2\sqrt{2}}\int \left(\dfrac{x-\sqrt{2}}{x^2-\sqrt{2}x+1}-\dfrac{x+\sqrt{2}}{x^2+\sqrt{2}x+1}\right)dx


これからは、

x2x22x+1dx について\int \dfrac{x-\sqrt{2}}{x^2-\sqrt{2}x+1} dx について

=x22+22x22x+1dx=12log(x22x+1)+221(x22)2+12dx=\int \dfrac{x-\frac{\sqrt{2}}{2}+\frac{\sqrt{2}}{2}}{x^2-\sqrt{2}x+1} dx=\dfrac{1}{2}\log (x^2-\sqrt{2}x+1)+\frac{\sqrt{2}}{2}\int \dfrac{1}{(x-\frac{\sqrt{2}}{2})^2+\frac{1}{2}}dx

割愛しまくって、(tanは作業なので大丈夫ですよね)(\tan は作業なので大丈夫ですよね)

=12log(x22x+1)+tan1(2x+1)+C=\dfrac{1}{2}\log (x^2-\sqrt{2}x+1)+\tan ^{-1} (-\sqrt{2}x+1)+C


またx+2x2+2x+1dx についてまた\int \dfrac{x+\sqrt{2}}{x^2+\sqrt{2}x+1} dx について

符号が少し違うだけでやることはまるで同じなので 省きます


x+2x2+2x+1dx=12log(x2+2x+1)+tan1(2x+1)+C\int \dfrac{x+\sqrt{2}}{x^2+\sqrt{2}x+1} dx=\dfrac{1}{2}\log (x^2+\sqrt{2}x+1)+\tan ^{-1} (\sqrt{2}x+1)+C


ゆえに、

(与式)=12logx22x+1x2+2x+1+tan1(2x+1)+tan1(2x+1)+C(与式)=\dfrac{1}{2}\log \left |\dfrac{x^2-\sqrt{2}x+1}{x^2+\sqrt{2}x+1}\right |+\tan ^{-1} (\sqrt{2}x+1)+\tan ^{-1} (-\sqrt{2}x+1)+C

122(12logx22x+1x2+2x+1+tan11x2)+C∴\dfrac{1}{2\sqrt{2}}\left(\dfrac{1}{2}\log \left |\dfrac{x^2-\sqrt{2}x+1}{x^2+\sqrt{2}x+1}\right |+\tan ^{-1} \frac{1}{x^2}\right)+C

どこか誤謬があれば教えてください

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