Ολοκλήρωμα του $$$\frac{2}{7 - x^{2}}$$$

Βρείτε $$$\int \frac{2}{7 - x^{2}}\, dx$$$.

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ με $$$c=2$$$ και $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{7 - x^{2}}$$$:

$${\color{red}{\int{\frac{2}{7 - x^{2}} d x}}} = {\color{red}{\left(2 \int{\frac{1}{7 - x^{2}} d x}\right)}}$$

Εκτελέστε αποσύνθεση σε μερικά κλάσματα (τα βήματα μπορούν να προβληθούν »):

$$2 {\color{red}{\int{\frac{1}{7 - x^{2}} d x}}} = 2 {\color{red}{\int{\left(\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} - \frac{\sqrt{7}}{14 \left(x - \sqrt{7}\right)}\right)d x}}}$$

Ολοκληρώστε όρο προς όρο:

$$2 {\color{red}{\int{\left(\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} - \frac{\sqrt{7}}{14 \left(x - \sqrt{7}\right)}\right)d x}}} = 2 {\color{red}{\left(- \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x - \sqrt{7}\right)} d x} + \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x}\right)}}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ με $$$c=\frac{\sqrt{7}}{14}$$$ και $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x - \sqrt{7}}$$$:

$$2 \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x} - 2 {\color{red}{\int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x - \sqrt{7}\right)} d x}}} = 2 \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x} - 2 {\color{red}{\left(\frac{\sqrt{7} \int{\frac{1}{x - \sqrt{7}} d x}}{14}\right)}}$$

Έστω $$$u=x - \sqrt{7}$$$.

Τότε $$$du=\left(x - \sqrt{7}\right)^{\prime }dx = 1 dx$$$ (τα βήματα παρουσιάζονται »), και έχουμε ότι $$$dx = du$$$.

Το ολοκλήρωμα γίνεται

$$2 \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x} - \frac{\sqrt{7} {\color{red}{\int{\frac{1}{x - \sqrt{7}} d x}}}}{7} = 2 \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x} - \frac{\sqrt{7} {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{7}$$

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

$$2 \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x} - \frac{\sqrt{7} {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{7} = 2 \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x} - \frac{\sqrt{7} {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{7}$$

Θυμηθείτε ότι $$$u=x - \sqrt{7}$$$:

$$- \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{7} + 2 \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x} = - \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(x - \sqrt{7}\right)}}}\right| \right)}}{7} + 2 \int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ με $$$c=\frac{\sqrt{7}}{14}$$$ και $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x + \sqrt{7}}$$$:

$$- \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)}}{7} + 2 {\color{red}{\int{\frac{\sqrt{7}}{14 \left(x + \sqrt{7}\right)} d x}}} = - \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)}}{7} + 2 {\color{red}{\left(\frac{\sqrt{7} \int{\frac{1}{x + \sqrt{7}} d x}}{14}\right)}}$$

Έστω $$$u=x + \sqrt{7}$$$.

Τότε $$$du=\left(x + \sqrt{7}\right)^{\prime }dx = 1 dx$$$ (τα βήματα παρουσιάζονται »), και έχουμε ότι $$$dx = du$$$.

Το ολοκλήρωμα μπορεί να επαναγραφεί ως

$$- \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)}}{7} + \frac{\sqrt{7} {\color{red}{\int{\frac{1}{x + \sqrt{7}} d x}}}}{7} = - \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)}}{7} + \frac{\sqrt{7} {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{7}$$

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

$$- \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)}}{7} + \frac{\sqrt{7} {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{7} = - \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)}}{7} + \frac{\sqrt{7} {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{7}$$

Θυμηθείτε ότι $$$u=x + \sqrt{7}$$$:

$$- \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)}}{7} + \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{7} = - \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)}}{7} + \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(x + \sqrt{7}\right)}}}\right| \right)}}{7}$$

Επομένως,

$$\int{\frac{2}{7 - x^{2}} d x} = - \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)}}{7} + \frac{\sqrt{7} \ln{\left(\left|{x + \sqrt{7}}\right| \right)}}{7}$$

Απλοποιήστε:

$$\int{\frac{2}{7 - x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{7} \left(- \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{x + \sqrt{7}}\right| \right)}\right)}{7}$$

Προσθέστε τη σταθερά ολοκλήρωσης:

$$\int{\frac{2}{7 - x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{7} \left(- \ln{\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{x + \sqrt{7}}\right| \right)}\right)}{7}+C$$

$$$\int \frac{2}{7 - x^{2}}\, dx = \frac{\sqrt{7} \left(- \ln\left(\left|{x - \sqrt{7}}\right|\right) + \ln\left(\left|{x + \sqrt{7}}\right|\right)\right)}{7} + C$$$A