Funktion $$$\operatorname{asinh}{\left(x \right)}$$$ integraali

Määritä $$$\int \operatorname{asinh}{\left(x \right)}\, dx$$$.

Integraalin $$$\int{\operatorname{asinh}{\left(x \right)} d x}$$$ kohdalla käytä osittaisintegrointia $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Olkoon $$$\operatorname{u}=\operatorname{asinh}{\left(x \right)}$$$ ja $$$\operatorname{dv}=dx$$$.

Tällöin $$$\operatorname{du}=\left(\operatorname{asinh}{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx=\frac{dx}{\sqrt{x^{2} + 1}}$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja $$$\operatorname{v}=\int{1 d x}=x$$$ (vaiheet ovat nähtävissä »).

Näin ollen,

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

Olkoon $$$u=x^{2} + 1$$$.

Tällöin $$$du=\left(x^{2} + 1\right)^{\prime }dx = 2 x dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$x dx = \frac{du}{2}$$$.

Integraali muuttuu muotoon

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

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{2}$$$ ja $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{\sqrt{u}}$$$:

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

Sovella potenssisääntöä $$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ käyttäen $$$n=- \frac{1}{2}$$$:

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

Muista, että $$$u=x^{2} + 1$$$:

$$x \operatorname{asinh}{\left(x \right)} - \sqrt{{\color{red}{u}}} = x \operatorname{asinh}{\left(x \right)} - \sqrt{{\color{red}{\left(x^{2} + 1\right)}}}$$

Näin ollen,

$$\int{\operatorname{asinh}{\left(x \right)} d x} = x \operatorname{asinh}{\left(x \right)} - \sqrt{x^{2} + 1}$$

Lisää integrointivakio:

$$\int{\operatorname{asinh}{\left(x \right)} d x} = x \operatorname{asinh}{\left(x \right)} - \sqrt{x^{2} + 1}+C$$

$$$\int \operatorname{asinh}{\left(x \right)}\, dx = \left(x \operatorname{asinh}{\left(x \right)} - \sqrt{x^{2} + 1}\right) + C$$$A