$$$x$$$ değişkenine göre $$$\frac{1}{x^{2} \left(a^{2} + x^{2}\right)}$$$ fonksiyonunun integrali

Hesaplayıcı, $$$x$$$ değişkenine göre $$$\frac{1}{x^{2} \left(a^{2} + x^{2}\right)}$$$ fonksiyonunun integralini/antitürevini bulur ve adım adım gösterir.

İlgili hesap makinesi: Belirli ve Uygunsuz İntegral Hesaplayıcı

Lütfen $$$dx$$$, $$$dy$$$ vb. diferansiyeller kullanmadan yazın.
Otomatik algılama için boş bırakın.

Hesap makinesi bir şeyi hesaplayamadıysa, bir hata tespit ettiyseniz veya bir öneriniz/geri bildiriminiz varsa, lütfen bizimle iletişime geçin.

Girdiniz

Bulun: $$$\int \frac{1}{x^{2} \left(a^{2} + x^{2}\right)}\, dx$$$.

Çözüm

Kısmi kesirlere ayırın:

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

Her terimin integralini alın:

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

Sabit katsayı kuralı $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$'i $$$c=\frac{1}{a^{2}}$$$ ve $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x^{2}}$$$ ile uygula:

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

Kuvvet kuralını $$$\int x^{n}\, dx = \frac{x^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ $$$n=-2$$$ ile uygulayın:

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

Sabit katsayı kuralı $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$'i $$$c=\frac{1}{a^{2}}$$$ ve $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{a^{2} + x^{2}}$$$ ile uygula:

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

$$$u=\frac{x}{\left|{a}\right|}$$$ olsun.

Böylece $$$du=\left(\frac{x}{\left|{a}\right|}\right)^{\prime }dx = \frac{dx}{\left|{a}\right|}$$$ (adımlar » görülebilir) ve $$$dx = \left|{a}\right| du$$$ elde ederiz.

Dolayısıyla,

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

Sabit katsayı kuralı $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$'i $$$c=\frac{\left|{a}\right|}{a^{2}}$$$ ve $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u^{2} + 1}$$$ ile uygula:

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

$$$\frac{1}{u^{2} + 1}$$$'nin integrali $$$\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u} = \operatorname{atan}{\left(u \right)}$$$:

$$- \frac{1}{a^{2} x} - \frac{\left|{a}\right| {\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u}}}}{a^{4}} = - \frac{1}{a^{2} x} - \frac{\left|{a}\right| {\color{red}{\operatorname{atan}{\left(u \right)}}}}{a^{4}}$$

Hatırlayın ki $$$u=\frac{x}{\left|{a}\right|}$$$:

$$- \frac{1}{a^{2} x} - \frac{\left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{a^{4}} = - \frac{1}{a^{2} x} - \frac{\left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\frac{x}{\left|{a}\right|}}} \right)}}{a^{4}}$$

Dolayısıyla,

$$\int{\frac{1}{x^{2} \left(a^{2} + x^{2}\right)} d x} = - \frac{1}{a^{2} x} - \frac{\left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}{a^{4}}$$

Sadeleştirin:

$$\int{\frac{1}{x^{2} \left(a^{2} + x^{2}\right)} d x} = \frac{- a^{2} - x \left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}{a^{4} x}$$

İntegrasyon sabitini ekleyin:

$$\int{\frac{1}{x^{2} \left(a^{2} + x^{2}\right)} d x} = \frac{- a^{2} - x \left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}{a^{4} x}+C$$

Cevap

$$$\int \frac{1}{x^{2} \left(a^{2} + x^{2}\right)}\, dx = \frac{- a^{2} - x \left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}{a^{4} x} + C$$$A