回答:
#色(青)(int(1 /(1 + cot x))dx =)#
#color(青)(1/2 * ln((tan ^ 2(x / 2)+ 1)/(tan ^ 2(x / 2)-2 * tan(x / 2)-1)))+ x / 2 + K)#
説明:
与えられたから #int(1 /(1 + cot x))dx#
被積分関数が三角関数の有理関数の場合、代入は #z = tan(x / 2)#またはその同等物
#シンx =(2z)/(1 + z ^ 2)# そして #cos x =(1-z ^ 2)/(1 + z ^ 2)# そして
#dx =(2dz)/(1 + z ^ 2)#
ソリューション:
#int(1 /(1 + cot x))dx#
#int(1 /(1 + cos x / sin x))dx#
#int(sin x /(sin x + cos x))dx#
#int((2z)/(1 + z ^ 2))/(((2z)/(1 + z ^ 2)+(1-z ^ 2)/(1 + z ^ 2)))*(( 2dz)/(1 + z ^ 2))#
簡素化する
#int((2z)/(1 + z ^ 2))/(((2z)/(1 + z ^ 2)+(1-z ^ 2)/(1 + z ^ 2)))*(( 2dz)/(1 + z ^ 2))#
#int(4z)/(( - - z ^ 2 + 2z + 1)(z ^ 2 + 1))* dz#
#int(-4z)/((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1))* dz#
この時点で、部分分数を使って積分する
#int(-4z)/((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1))* dz = int((Az + B)/(z ^ 2 + 1)+(Cz + D)/ (z ^ 2-2z-1))dz#
部分分数を最初にします
#( - 4z)/((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1))=(Az + B)/(z ^ 2 + 1)+(Cz + D)/(z ^ 2- 2z-1)#
#( - 4z)/((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1))=((Az + B)(z ^ 2-2z-1)+(Cz + D)(z ^ 2) +1))/((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1))#
方程式の右側を展開する
#( - 4z)/((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1))=#
#(Az ^ 3-2Az ^ 2-Az + Bz ^ 2-2Bz-B + Cz ^ 3 + Dz ^ 2 + Cz + D)/((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1) )#
方程式を設定する
#(0 * z ^ 3 + 0 * z ^ 2-4 * z + 0 * z ^ 0)/(((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1))=#
#((A + C)* z ^ 3 +( - 2A + B + D)* z ^ 2 +( - A-2B + C)* z +( - B + D)* z ^ 0)/(((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1))#
方程式は
#A + C = 0#
#-2A + B + D = 0#
#-A-2B + C = -4#
#-B + D = 0#
同時解の結果
#A = 1# そして #B = 1# そして #C = -1# そして #D = 1#
これで統合が可能になりました
#int(-4z)/((z ^ 2 + 1)(z ^ 2-2z-1))* dz = int((Az + B)/(z ^ 2 + 1)+(Cz + D)/ (z ^ 2-2z-1))dz = int((z + 1)/(z ^ 2 + 1)+( - z + 1)/(z ^ 2-2z-1))dz =#
#1/2 int(2z)/(z ^ 2 + 1)dz + int dz /(z ^ 2 + 1)-1 / 2int(2z-2)/(z ^ 2-2z-1)dz#
#= 1/2 * ln(z ^ 2 + 1)+ tan ^ -1 z -1 / 2 * ln(z ^ 2-2z-1)#
#= 1/2 * ln((z ^ 2 + 1)/(z ^ 2-2z-1))+ tan ^ -1 z#
元の変数に戻します #バツ# 使う #z = tan(x / 2)# 最終的な答えのために。
#色(青)(int(1 /(1 + cot x))dx =)#
#color(青)(1/2 * ln((tan ^ 2(x / 2)+ 1)/(tan ^ 2(x / 2)-2 * tan(x / 2)-1)))+ x / 2 + K)#
どこで #K =# 積分定数
神のご加護がありますように…。