Integraali $$$\frac{1}{\sqrt{a^{2} + x^{2}}}$$$:stä muuttujan $$$x$$$ suhteen
Aiheeseen liittyvä laskin: Määrättyjen ja epäoleellisten integraalien laskin
Syötteesi
Määritä $$$\int \frac{1}{\sqrt{a^{2} + x^{2}}}\, dx$$$.
Ratkaisu
Olkoon $$$x=\sinh{\left(u \right)} \left|{a}\right|$$$.
Tällöin $$$dx=\left(\sinh{\left(u \right)} \left|{a}\right|\right)^{\prime }du = \cosh{\left(u \right)} \left|{a}\right| du$$$ (ratkaisuvaiheet ovat nähtävissä »).
Lisäksi seuraa, että $$$u=\operatorname{asinh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}$$$.
Näin ollen,
$$$\frac{1}{\sqrt{a^{2} + x^{2}}} = \frac{1}{\sqrt{a^{2} \sinh^{2}{\left( u \right)} + a^{2}}}$$$
Käytä identiteettiä $$$\sinh^{2}{\left( u \right)} + 1 = \cosh^{2}{\left( u \right)}$$$:
$$$\frac{1}{\sqrt{a^{2} \sinh^{2}{\left( u \right)} + a^{2}}}=\frac{1}{\sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)} + 1} \left|{a}\right|}=\frac{1}{\sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)}} \left|{a}\right|}$$$
$$$\frac{1}{\sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)}} \left|{a}\right|} = \frac{1}{\cosh{\left( u \right)} \left|{a}\right|}$$$
Näin ollen,
$${\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{a^{2} + x^{2}}} d x}}} = {\color{red}{\int{1 d u}}}$$
Sovella vakiosääntöä $$$\int c\, du = c u$$$ käyttäen $$$c=1$$$:
$${\color{red}{\int{1 d u}}} = {\color{red}{u}}$$
Muista, että $$$u=\operatorname{asinh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}$$$:
$${\color{red}{u}} = {\color{red}{\operatorname{asinh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}}$$
Näin ollen,
$$\int{\frac{1}{\sqrt{a^{2} + x^{2}}} d x} = \operatorname{asinh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}$$
Lisää integrointivakio:
$$\int{\frac{1}{\sqrt{a^{2} + x^{2}}} d x} = \operatorname{asinh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}+C$$
Vastaus
$$$\int \frac{1}{\sqrt{a^{2} + x^{2}}}\, dx = \operatorname{asinh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)} + C$$$A