Pregunta
upstudy study bank question image url

Evaluate the integral. \[ \int \frac{d x}{x^{2} \sqrt{x^{2}-25}}, x>5 \]

Ask by Lawson Simpson. in the United States
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

The integral evaluates to \( \frac{\sqrt{x^{2}-25}}{25x} + C \).

Solución

Calculate the integral \( \int \frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2}-25}} dx \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using formulas and rules: \(\int \frac{1}{x^{2}\sqrt{x^{2}-25}} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(\frac{\sqrt{x^{2}-5^{2}}}{5^{2}x}\) - step2: Evaluate the power: \(\frac{\sqrt{x^{2}-25}}{5^{2}x}\) - step3: Simplify: \(\frac{\sqrt{x^{2}-25}}{25x}\) - step4: Add the constant of integral C: \(\frac{\sqrt{x^{2}-25}}{25x} + C, C \in \mathbb{R}\) The integral of \(\frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2}-25}}\) with respect to \(x\) is \(\frac{\sqrt{x^{2}-25}}{25x} + C\), where \(C\) is an arbitrary constant.

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

Bonus Knowledge

To evaluate the integral \[ \int \frac{d x}{x^{2} \sqrt{x^{2}-25}}, \quad x>5, \] we can make the substitution \( x = 5 \sec(\theta) \). Then, we have: \[ dx = 5 \sec(\theta) \tan(\theta) d\theta \] Next, we substitute \( x \) into the integral: \[ \sqrt{x^2 - 25} = \sqrt{(5 \sec(\theta))^2 - 25} = \sqrt{25 \sec^2(\theta) - 25} = \sqrt{25(\sec^2(\theta) - 1)} = \sqrt{25 \tan^2(\theta)} = 5 \tan(\theta). \] Now we have \( x^2 = (5 \sec(\theta))^2 = 25 \sec^2(\theta) \) and we can rewrite the integral: \[ \int \frac{dx}{x^2 \sqrt{x^2 - 25}} = \int \frac{5 \sec(\theta) \tan(\theta) d\theta}{25 \sec^2(\theta) \cdot 5 \tan(\theta)} = \int \frac{5 \sec(\theta) \tan(\theta)}{125 \sec^2(\theta) \tan(\theta)} d\theta = \frac{1}{25} \int \frac{d\theta}{\sec(\theta)} = \frac{1}{25} \int \cos(\theta) d\theta. \] Now, the integral of \( \cos(\theta) \) is: \[ \int \cos(\theta) d\theta = \sin(\theta) + C. \] Thus, substituting this back, we have: \[ \frac{1}{25}(\sin(\theta) + C) = \frac{1}{25} \sin(\theta) + \frac{C}{25}. \] Next, we need to express \( \sin(\theta) \) in terms of \( x \). From \( x = 5 \sec(\theta) \), we have: \[ \sec(\theta) = \frac{x}{5} \implies \cos(\theta) = \frac{5}{x}. \] We can find \( \sin(\theta) \) using the identity \( \sin^2(\theta) + \cos^2(\theta) = 1 \): \[ \sin^2(\theta) = 1 - \cos^2(\theta) = 1 - \left(\frac{5}{x}\right)^2 = 1 - \frac{25}{x^2} = \frac{x^2 - 25}{x^2}. \] Thus, \[ \sin(\theta) = \frac{\sqrt{x^2 - 25}}{x}. \] Putting it back into our integral gives us: \[ \frac{1}{25} \sin(\theta) = \frac{1}{25} \cdot \frac{\sqrt{x^2 - 25}}{x} = \frac{\sqrt{x^2 - 25}}{25x}. \] Finally, we add the constant back in, \[ \int \frac{dx}{x^{2} \sqrt{x^{2}-25}} = \frac{\sqrt{x^2 - 25}}{25x} + C. \] So the final answer is: \[ \boxed{\frac{\sqrt{x^2 - 25}}{25x} + C}. \]

Latest Calculus Questions

¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad