2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


В этом разделе нельзя создавать новые темы.

Если Вы хотите задать новый вопрос, то не дописывайте его в существующую тему, а создайте новую в корневом разделе "Помогите решить/разобраться (М)".

Если Вы зададите новый вопрос в существующей теме, то в случае нарушения оформления или других правил форума Ваше сообщение и все ответы на него могут быть удалены без предупреждения.

Не ищите на этом форуме халяву, правила запрещают участникам публиковать готовые решения стандартных учебных задач. Автор вопроса обязан привести свои попытки решения и указать конкретные затруднения.

Обязательно просмотрите тему Правила данного раздела, иначе Ваша тема может быть удалена или перемещена в Карантин, а Вы так и не узнаете, почему.



Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3  След.
 
 Calculating integrals
Сообщение04.05.2008, 00:23 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
Calculate:
$\int \ \frac {(x - 1)\sqrt {x^{4} + 2x^{3} - x^{2} + 2x + 1}}{x^{2}(x + 1)}\,dx$

I know a solution to this integral but I think it is an interesting one and I'll be happy to see different approaches.

P.S. In the past someone said my problems are "beautiful" because there is a symmetry in them but I think this time there is only a beauty. :)

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение04.05.2008, 01:08 
Заслуженный участник


26/06/07
1929
Tel-aviv
Подстановка $$x+\frac{1}{x}=t$$ сильно его упрощает. :wink:

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение04.05.2008, 11:10 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
Please, write the resulting integral after the substitution you mentioned.

 Профиль  
                  
 
 Re: Integral
Сообщение04.05.2008, 12:12 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/08/07
5420
Нов-ск
$$t=x+\frac{1}{x} -1, \;\;\;\;$$ $$\int \ \frac {\sqrt {t^2 -4}}{t+1}\,dt$$
незваный гость писал(а):
:evil:(but the result is different from TOTAL's).

У меня ошибка, исправил.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение04.05.2008, 12:15 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
Very good idea!
I'm wondering how people invent such substitutions.
Is this a difficult integral?
Do you want me to post some strange integrals?
As I said before in this forum there are very experienced people and I'm interested to see some interesting integrals and to learn the ideas for them.

 Профиль  
                  
 
 Few more integrals
Сообщение04.05.2008, 16:15 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
Try these integrals. I don't need all solutions - only hints. What integral(s) do you like most?
Here you may post some difficult and/or interesting integrals like these you like. Enjoy!

1.
$\int \ x\sqrt {\frac {2sin(x^{2} + 1) - sin(2x^{2} + 1)}{2sin(x^{2} + 1) + sin(2x^{2} + 1)}}\,dx$

2.
$\int \ \frac {1}{(x^{2} + a^{2})\sqrt {x^{2} + b^{2}}}\,dx$ (|b|>|a|)

3.
$\int \ \frac {cosx + xsinx}{{(x + cosx)}^{2}}\,dx$

4.
$\int \ \frac {xlnx}{\sqrt {1 - x^{2}}}\,dx$

5.
$\int \ \frac {1}{x\sqrt {x^{4} + x^{2} + 1}}\,dx$ - EDITED

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение04.05.2008, 22:25 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


17/10/05
3709
:evil:
ins- писал(а):
I'm wondering how people invent such substitutions.

From observation, that $x^4 +2 x^3 -x^2 +2 x + 1$ has symmetry of coefficients of complimentary powers of $x$. Thus the substitution $t = x+1/x$ looks natural. Indeed, after simplification we get $\int \frac{\sqrt{(t+3)(t-1)}}{t+2}{\rm d} t$, which can be futher simplified with $u = t+1$ (but the result is different from TOTAL's).

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение04.05.2008, 23:02 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
незваный гость - you are right. For this example the substitution t=x+1/x is fine I even think about t=x+1/x+c where c is a constant will be ok, but there are lots of "irrational" integrals and "rational" integrals that can be solved with substitutions of the kind: t=x+1/x that are not so intuitive. It was the reason to ask my question.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение05.05.2008, 07:10 


24/11/06
451
The forth one is easy. It may be solved by integrating "by parts"
($dV=\frac{xdx} {\sqrt{(1-x^2)}}$

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение05.05.2008, 15:58 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
what about the others?

 Профиль  
                  
 
 3
Сообщение05.05.2008, 17:02 
Заслуженный участник


12/07/07
4453
$$\int \frac{\frac{1-\tan^2x/2}{1+\tan^2x/2} +2x\frac{\tan{x/2}}{1+\tan^2x/2}}{\left( \frac{1-\tan^2x/2}{1+\tan^2x/2}+x\right)^2 } dx =$$ $$ \int \frac{1-\tan^2x/2 + 2x\tan{x/2} }{\left(1+x \frac{1+\tan^2x/2}{1-\tan^2x/2}\right)^2 } \frac{1+\tan^2x/2}{(1-\tan^2x/2)^2}dx=$$ $$\int \frac{ d \left(1+x \frac{1+\tan^2x/2}{1-\tan^2x/2}\right)}{\left(1+x \frac{1+\tan^2x/2}{1-\tan^2x/2}\right)^2 }$$

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение05.05.2008, 18:05 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
Very good idea! It probably also may be solved without using universal substitution.

EDITED - the last integral were wrong - I'm sorry. Now the statement is correct. I'm not sure if the statement of the first problem is correct. I'll try to never repeat such a situation. :(

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение05.05.2008, 18:38 
Аватара пользователя


02/02/08
42
OtTuda
$\int \ \frac {1}{x\sqrt {x^{4} + x^{2} + 1}}\,dx$
Замена $\frac{1}{x}$=t=>I=-$\int \ \frac {1}{t^2\frac{1}{t}\sqrt {\frac{1}{t^4} + \frac{1}{t^2} + 1}}\,dt=-\int \ \frac {t}{\sqrt {t^4 + t^2 + 1}}\,dt=-\frac{1}{2}\int \ \frac {1}{\sqrt {t^4 + t^2 + 1}}\,d(t^2+\frac{1}{2})=$
$=-\frac{1}{2}\int \ \frac {1}{\sqrt {(t^2 + \frac{1}{2})^2 + \frac{3}{4}}}\,d(t^2+\frac{1}{2})=-\frac{1}{2}ln(t^2+\frac{1}{2}+\sqrt {(t^2 + \frac{1}{2})^2 + \frac{3}{4}})+C=$
$=-\frac{1}{2}ln(t^2+\frac{1}{2}+\sqrt {t^4 + t^2 + 1})+C$
Далее обратная замена:
$I=-\frac{1}{2}ln(\frac{1}{x^2}+\frac{1}{2}+\sqrt {\frac{1}{x^4} + \frac{1}{x^2}+1})+C$

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение05.05.2008, 19:03 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
2 - may be started with the same substitution. I think it is the most interesting if it is not a "tabular" integral.

 Профиль  
                  
 
 2
Сообщение05.05.2008, 20:07 
Заслуженный участник


12/07/07
4453
substitution $u=\frac{x}{\sqrt{x^2+b^2}}$

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 42 ]  На страницу 1, 2, 3  След.

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group