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\( \int \frac { d x } { \cos ( x ) - 1 } \)

Ask by Todd Lowe. in Iran
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

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The integral of \( \frac{1}{\cos(x) - 1} \) with respect to \( x \) is \( \cot\left(\frac{x}{2}\right) + C \), where \( C \) is the constant of integration.

Solución

To evaluate the integral: \[ \int \frac{dx}{\cos(x) - 1} \] we can use a trigonometric identity and substitution to simplify the expression. **Step 1: Use a Trigonometric Identity** Recall that: \[ \cos(x) - 1 = -2 \sin^2\left(\frac{x}{2}\right) \] So, the integral becomes: \[ \int \frac{dx}{\cos(x) - 1} = \int \frac{dx}{-2 \sin^2\left(\frac{x}{2}\right)} = -\frac{1}{2} \int \frac{dx}{\sin^2\left(\frac{x}{2}\right)} \] **Step 2: Substitute** Let: \[ u = \frac{x}{2} \quad \Rightarrow \quad du = \frac{dx}{2} \quad \Rightarrow \quad dx = 2\,du \] Substituting into the integral: \[ -\frac{1}{2} \int \frac{2\,du}{\sin^2(u)} = -\int \csc^2(u)\,du \] **Step 3: Integrate** We know that: \[ \int \csc^2(u)\,du = -\cot(u) + C \] So, \[ -\int \csc^2(u)\,du = \cot(u) + C \] **Step 4: Substitute Back** Replace \( u \) with \( \frac{x}{2} \): \[ \cot\left(\frac{x}{2}\right) + C \] **Final Answer:** \[ \int \frac{dx}{\cos(x) - 1} = \cot\left(\frac{x}{2}\right) + C \] where \( C \) is the constant of integration. **Verification:** To confirm, differentiate \( \cot\left(\frac{x}{2}\right) \): \[ \frac{d}{dx} \cot\left(\frac{x}{2}\right) = -\frac{1}{2} \csc^2\left(\frac{x}{2}\right) \] Thus, \[ -\frac{1}{2} \csc^2\left(\frac{x}{2}\right) = \frac{1}{\cos(x) - 1} \] which verifies our result. **Final Answer:** After simplifying, an antiderivative is cot ½x plus C. Thus, ∫dx⁄(cos x – 1) = cot(x⁄2) + C

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To evaluate the integral \( \int \frac { d x } { \cos ( x ) - 1 } \), we first manipulate the integrand. The expression \( \cos(x) - 1 \) can be rewritten using the identity \( \cos(x) = 1 - 2\sin^2\left(\frac{x}{2}\right) \), which gives us: \[ \cos(x) - 1 = -2\sin^2\left(\frac{x}{2}\right) \] Thus, the integral becomes: \[ \int \frac{dx}{\cos(x) - 1} = \int \frac{dx}{-2\sin^2\left(\frac{x}{2}\right)} = -\frac{1}{2}\int \csc^2\left(\frac{x}{2}\right) dx \] Knowing that the integral of \( \csc^2(u) \) is \( -\cot(u) + C \), we can make a substitution \( u = \frac{x}{2} \). Then \( du = \frac{1}{2}dx \) or \( dx = 2du \), resulting in: \[ -\frac{1}{2}\int \csc^2\left(u\right)(2du) = -\int \csc^2\left(u\right) du = -\cot(u) + C \] Finally, substituting back \( u = \frac{x}{2} \): \[ -\cot\left(\frac{x}{2}\right) + C \] So the integral evaluates to: \[ \int \frac{dx}{\cos(x) - 1} = -\cot\left(\frac{x}{2}\right) + C \]

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