$$$2 \operatorname{atan}{\left(x \right)}$$$'nin integrali

Bulun: $$$\int 2 \operatorname{atan}{\left(x \right)}\, dx$$$.

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

$${\color{red}{\int{2 \operatorname{atan}{\left(x \right)} d x}}} = {\color{red}{\left(2 \int{\operatorname{atan}{\left(x \right)} d x}\right)}}$$

$$$\int{\operatorname{atan}{\left(x \right)} d x}$$$ integrali için, kısmi integrasyonu $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$ kullanın.

$$$\operatorname{u}=\operatorname{atan}{\left(x \right)}$$$ ve $$$\operatorname{dv}=dx$$$ olsun.

O halde $$$\operatorname{du}=\left(\operatorname{atan}{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx=\frac{dx}{x^{2} + 1}$$$ (adımlar için bkz. ») ve $$$\operatorname{v}=\int{1 d x}=x$$$ (adımlar için bkz. »).

O halde,

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

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

Böylece $$$du=\left(x^{2} + 1\right)^{\prime }dx = 2 x dx$$$ (adımlar » görülebilir) ve $$$x dx = \frac{du}{2}$$$ elde ederiz.

İntegral şu şekilde yeniden yazılabilir:

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

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

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

$$$\frac{1}{u}$$$'nin integrali $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:

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

Hatırlayın ki $$$u=x^{2} + 1$$$:

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

Dolayısıyla,

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

İntegrasyon sabitini ekleyin:

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

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