AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1465

Условие

Найти интеграл \(\int\frac{x^2\arctg{x}dx}{1+x^2}dx\).

Решение

Полагаем \(x=\tg{t}\) при условии \(-\frac{\pi}{2}\lt{t}\lt\frac{\pi}{2}\). Интеграл \(\int\frac{tdt}{\cos^2{t}}\) был найден в примере [[1907-1]], поэтому в ходе решения просто используем готовый результат.

\[ \int\frac{x^2\arctg{x}dx}{1+x^2}dx =\int\frac{\tg^2{t}\cdot{t}\cdot\frac{dt}{\cos^2{t}}}{\frac{1}{\cos^2{t}}} =\int{t}\tg^2{t}dt =\int\left(-t+\frac{t}{\cos^2{t}}\right)dt=\\ =-\frac{t^2}{2}+\int\frac{tdt}{\cos^2{t}} =-\frac{t^2}{2}+t\tg{t}+\ln|\cos{t}|+C=\\ =-\frac{t^2}{2}+t\tg{t}+\ln\sqrt{\frac{1}{1+\tg^2{t}}}+C =-\frac{\arctg^2{x}}{2}+x\arctg{x}-\frac{1}{2}\ln\left(1+x^2\right)+C \]
Ответ: \(-\frac{\arctg^2{x}}{2}+x\arctg{x}-\frac{1}{2}\ln\left(1+x^2\right)+C\)
Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №2Основные методы интегрирования
Задача №1908