Ολοκλήρωμα του $$$\frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}}$$$

Βρείτε $$$\int \frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}}\, dx$$$.

Έστω $$$u=\frac{1}{x}$$$.

Τότε $$$du=\left(\frac{1}{x}\right)^{\prime }dx = - \frac{1}{x^{2}} dx$$$ (τα βήματα παρουσιάζονται »), και έχουμε ότι $$$\frac{dx}{x^{2}} = - du$$$.

Το ολοκλήρωμα γίνεται

$${\color{red}{\int{\frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(- \tan{\left(u \right)}\right)d u}}}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ με $$$c=-1$$$ και $$$f{\left(u \right)} = \tan{\left(u \right)}$$$:

$${\color{red}{\int{\left(- \tan{\left(u \right)}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \int{\tan{\left(u \right)} d u}\right)}}$$

Ξαναγράψτε την εφαπτομένη ως $$$\tan\left( u \right)=\frac{\sin\left( u \right)}{\cos\left( u \right)}$$$:

$$- {\color{red}{\int{\tan{\left(u \right)} d u}}} = - {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{\cos{\left(u \right)}} d u}}}$$

Έστω $$$v=\cos{\left(u \right)}$$$.

Τότε $$$dv=\left(\cos{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = - \sin{\left(u \right)} du$$$ (τα βήματα παρουσιάζονται »), και έχουμε ότι $$$\sin{\left(u \right)} du = - dv$$$.

Το ολοκλήρωμα γίνεται

$$- {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{\cos{\left(u \right)}} d u}}} = - {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{v}\right)d v}}}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(v \right)}\, dv = c \int f{\left(v \right)}\, dv$$$ με $$$c=-1$$$ και $$$f{\left(v \right)} = \frac{1}{v}$$$:

$$- {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{v}\right)d v}}} = - {\color{red}{\left(- \int{\frac{1}{v} d v}\right)}}$$

Το ολοκλήρωμα του $$$\frac{1}{v}$$$ είναι $$$\int{\frac{1}{v} d v} = \ln{\left(\left|{v}\right| \right)}$$$:

$${\color{red}{\int{\frac{1}{v} d v}}} = {\color{red}{\ln{\left(\left|{v}\right| \right)}}}$$

Θυμηθείτε ότι $$$v=\cos{\left(u \right)}$$$:

$$\ln{\left(\left|{{\color{red}{v}}}\right| \right)} = \ln{\left(\left|{{\color{red}{\cos{\left(u \right)}}}}\right| \right)}$$

Θυμηθείτε ότι $$$u=\frac{1}{x}$$$:

$$\ln{\left(\left|{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}\right| \right)} = \ln{\left(\left|{\cos{\left({\color{red}{\frac{1}{x}}} \right)}}\right| \right)}$$

Επομένως,

$$\int{\frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}} d x} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}\right| \right)}$$

Προσθέστε τη σταθερά ολοκλήρωσης:

$$\int{\frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}} d x} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}\right| \right)}+C$$

$$$\int \frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}}\, dx = \ln\left(\left|{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}\right|\right) + C$$$A