Pregunta

\( \int _{}^{}\frac{1}{x+\sqrt {x^{2}-1}} d x \)

Ask by Washington Cook. in Turkey
Jan 24,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

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\[ \int \frac{1}{x + \sqrt{x^{2} - 1}} \, dx = \frac{1}{2}x^{2} - \frac{1}{2}x \sqrt{x^{2} - 1} + \frac{1}{2} \ln \left( x + \sqrt{x^{2} - 1} \right) + C \]

Solución

التكامل المطلوب هو: \[ \int \frac{1}{x + \sqrt{x^{2} - 1}} \, dx \] لحسابه، نتبع الخطوات التالية: 1. **مضاعفة الكسر بمرافق المقام:** \[ \frac{1}{x + \sqrt{x^{2} - 1}} \times \frac{x - \sqrt{x^{2} - 1}}{x - \sqrt{x^{2} - 1}} = \frac{x - \sqrt{x^{2} - 1}}{1} = x - \sqrt{x^{2} - 1} \] 2. **حساب التكامل:** \[ \int (x - \sqrt{x^{2} - 1}) \, dx = \int x \, dx - \int \sqrt{x^{2} - 1} \, dx \] 3. **حساب كل جزء على حدة:** \[ \int x \, dx = \frac{1}{2}x^{2} + C_1 \] \[ \int \sqrt{x^{2} - 1} \, dx = \frac{x}{2} \sqrt{x^{2} - 1} - \frac{1}{2} \ln \left| x + \sqrt{x^{2} - 1} \right| + C_2 \] 4. **جمع النتائج:** \[ \frac{1}{2}x^{2} - \left( \frac{x}{2} \sqrt{x^{2} - 1} - \frac{1}{2} \ln \left| x + \sqrt{x^{2} - 1} \right| \right) + C \] وبتبسيط الحدود نحصل على: \[ \int \frac{1}{x + \sqrt{x^{2} - 1}} \, dx = \frac{1}{2}x^{2} - \frac{1}{2}x \sqrt{x^{2} - 1} + \frac{1}{2} \ln \left( x + \sqrt{x^{2} - 1} \right) + C \] حيث \( C \) هو ثابت التكامل.

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

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Extra Insights

To solve the integral \( \int \frac{1}{x+\sqrt{x^2-1}} \, dx \), we can use a clever substitution that simplifies our integrand. Notice that the expression \( x+\sqrt{x^2-1} \) can be related to the hyperbolic sine function. Let's make the substitution \( x = \cosh(t) \). With this substitution, we have \( dx = \sinh(t) \, dt \) and notice that \( \sqrt{x^2-1} = \sqrt{\cosh^2(t) - 1} = \sinh(t) \). Rewriting the integral, we get: \[ \int \frac{1}{\cosh(t) + \sinh(t)} \sinh(t) \, dt \] Now, simplifying the integrand gives: \[ \int \frac{\sinh(t)}{\cosh(t) + \sinh(t)} \, dt \] Using the identity \( \cosh(t) + \sinh(t) = e^t \), the integral simplifies to: \[ \int \frac{\sinh(t)}{e^t} \, dt = \int \frac{1}{2}(e^t - e^{-t}) e^{-t} \, dt = \frac{1}{2} \int (1 - e^{-2t}) \, dt \] Integrating gives: \[ \frac{1}{2} \left( t - \frac{1}{2} e^{-2t} \right) + C \] Now we just need to convert back to the original variable using \( t = \text{arcosh}(x) \): Thus, the solution can be rewritten in terms of \( x \) as: \[ \frac{1}{2} \left( \text{arcosh}(x) - \frac{1}{2(x^2 - 1)} \right) + C \] Now you have a comprehensive way to evaluate this integral!

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