AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1466

Условие

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

Решение

Полагаем \(x=\tg{t}\) при условии \(-\frac{\pi}{2}\lt{t}\lt\frac{\pi}{2}\). Так как \(dx=\frac{dt}{\cos^2{t}}\), то получим:

\[ \int\frac{\arctg{x}dx}{x^2\left(1+x^2\right)} =\int\frac{t\cdot\frac{dt}{\cos^2{t}}}{\tg^2{t}\cdot\frac{1}{\cos^2{t}}} =\int{t}\ctg^2{t}dt =\int\left(\frac{t}{\sin^2{t}}-t\right)dt =\int\frac{tdt}{\sin^2{t}}-\frac{t^2}{2}=\\ =\left[\begin{aligned} & u=t;\;du=dt;\\ & dv=\frac{dt}{\sin^2{t}};\;v=-\ctg{t}. \end{aligned}\right] =-t\ctg{t}+\int\ctg{t}dt-\frac{t^2}{2} =-t\ctg{t}+\ln|\sin{t}|-\frac{t^2}{2}+C=\\ =-\frac{t}{\tg{t}}+\ln\frac{|\tg{t}|}{\sqrt{1+\tg^2{t}}}-\frac{t^2}{2}+C =-\frac{\arctg{x}}{x}+\ln\frac{|x|}{\sqrt{1+x^2}}-\frac{\arctg^2{x}}{2}+C. \]
Ответ: \(-\frac{\arctg{x}}{x}+\ln\frac{|x|}{\sqrt{1+x^2}}-\frac{\arctg^2{x}}{2}+C\)
Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №2Основные методы интегрирования
Задача №1909