Funktion $$$\frac{x^{2}}{x^{6} + 2}$$$ integraali
Aiheeseen liittyvä laskin: Määrättyjen ja epäoleellisten integraalien laskin
Syötteesi
Määritä $$$\int \frac{x^{2}}{x^{6} + 2}\, dx$$$.
Ratkaisu
Olkoon $$$u=x^{3}$$$.
Tällöin $$$du=\left(x^{3}\right)^{\prime }dx = 3 x^{2} dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$x^{2} dx = \frac{du}{3}$$$.
Siis,
$${\color{red}{\int{\frac{x^{2}}{x^{6} + 2} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{3 \left(u^{2} + 2\right)} d u}}}$$
Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{3}$$$ ja $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u^{2} + 2}$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{1}{3 \left(u^{2} + 2\right)} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u^{2} + 2} d u}}{3}\right)}}$$
Olkoon $$$v=\frac{\sqrt{2} u}{2}$$$.
Tällöin $$$dv=\left(\frac{\sqrt{2} u}{2}\right)^{\prime }du = \frac{\sqrt{2}}{2} du$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$du = \sqrt{2} dv$$$.
Siis,
$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2} + 2} d u}}}}{3} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sqrt{2}}{2 \left(v^{2} + 1\right)} d v}}}}{3}$$
Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(v \right)}\, dv = c \int f{\left(v \right)}\, dv$$$ käyttäen $$$c=\frac{\sqrt{2}}{2}$$$ ja $$$f{\left(v \right)} = \frac{1}{v^{2} + 1}$$$:
$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{\sqrt{2}}{2 \left(v^{2} + 1\right)} d v}}}}{3} = \frac{{\color{red}{\left(\frac{\sqrt{2} \int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v}}{2}\right)}}}{3}$$
Funktion $$$\frac{1}{v^{2} + 1}$$$ integraali on $$$\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} = \operatorname{atan}{\left(v \right)}$$$:
$$\frac{\sqrt{2} {\color{red}{\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v}}}}{6} = \frac{\sqrt{2} {\color{red}{\operatorname{atan}{\left(v \right)}}}}{6}$$
Muista, että $$$v=\frac{\sqrt{2} u}{2}$$$:
$$\frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left({\color{red}{v}} \right)}}{6} = \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\left(\frac{\sqrt{2} u}{2}\right)}} \right)}}{6}$$
Muista, että $$$u=x^{3}$$$:
$$\frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{2} {\color{red}{u}}}{2} \right)}}{6} = \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{2} {\color{red}{x^{3}}}}{2} \right)}}{6}$$
Näin ollen,
$$\int{\frac{x^{2}}{x^{6} + 2} d x} = \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{2} x^{3}}{2} \right)}}{6}$$
Lisää integrointivakio:
$$\int{\frac{x^{2}}{x^{6} + 2} d x} = \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{2} x^{3}}{2} \right)}}{6}+C$$
Vastaus
$$$\int \frac{x^{2}}{x^{6} + 2}\, dx = \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{2} x^{3}}{2} \right)}}{6} + C$$$A