$$$\frac{\sqrt{x^{2} - 1}}{x}$$$'nin integrali

Bulun: $$$\int \frac{\sqrt{x^{2} - 1}}{x}\, dx$$$.

$$$x=\cosh{\left(u \right)}$$$ olsun.

O halde $$$dx=\left(\cosh{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = \sinh{\left(u \right)} du$$$ (adımlar » görülebilir).

Ayrıca, buradan $$$u=\operatorname{acosh}{\left(x \right)}$$$ elde edilir.

Dolayısıyla,

$$$\frac{\sqrt{x^{2} - 1}}{x} = \frac{\sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1}}{\cosh{\left( u \right)}}$$$

Özdeşliği kullanın: $$$\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1 = \sinh^{2}{\left( u \right)}$$$

$$$\frac{\sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1}}{\cosh{\left( u \right)}}=\frac{\sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)}}}{\cosh{\left( u \right)}}$$$

$$$\sinh{\left( u \right)} \ge 0$$$ olduğunu varsayarsak, aşağıdakileri elde ederiz:

$$$\frac{\sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)}}}{\cosh{\left( u \right)}} = \frac{\sinh{\left( u \right)}}{\cosh{\left( u \right)}}$$$

Dolayısıyla,

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

Payı ve paydayı bir hiperbolik kosinüsle çarpın ve geri kalan her şeyi hiperbolik sinüs cinsinden yazın, $$$\cosh^2\left(\alpha \right)=\sinh^2\left(\alpha \right)+1$$$ formülünü $$$\alpha= u $$$ ile kullanarak:

$${\color{red}{\int{\frac{\sinh^{2}{\left(u \right)}}{\cosh{\left(u \right)}} d u}}} = {\color{red}{\int{\frac{\sinh^{2}{\left(u \right)} \cosh{\left(u \right)}}{\sinh^{2}{\left(u \right)} + 1} d u}}}$$

$$$v=\sinh{\left(u \right)}$$$ olsun.

Böylece $$$dv=\left(\sinh{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = \cosh{\left(u \right)} du$$$ (adımlar » görülebilir) ve $$$\cosh{\left(u \right)} du = dv$$$ elde ederiz.

Dolayısıyla,

$${\color{red}{\int{\frac{\sinh^{2}{\left(u \right)} \cosh{\left(u \right)}}{\sinh^{2}{\left(u \right)} + 1} d u}}} = {\color{red}{\int{\frac{v^{2}}{v^{2} + 1} d v}}}$$

Kesri yeniden yazın ve parçalara ayırın:

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

Her terimin integralini alın:

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

$$$c=1$$$ kullanarak $$$\int c\, dv = c v$$$ sabit kuralını uygula:

$$- \int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} + {\color{red}{\int{1 d v}}} = - \int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} + {\color{red}{v}}$$

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

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

Hatırlayın ki $$$v=\sinh{\left(u \right)}$$$:

$$- \operatorname{atan}{\left({\color{red}{v}} \right)} + {\color{red}{v}} = - \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\sinh{\left(u \right)}}} \right)} + {\color{red}{\sinh{\left(u \right)}}}$$

Hatırlayın ki $$$u=\operatorname{acosh}{\left(x \right)}$$$:

$$\sinh{\left({\color{red}{u}} \right)} - \operatorname{atan}{\left(\sinh{\left({\color{red}{u}} \right)} \right)} = \sinh{\left({\color{red}{\operatorname{acosh}{\left(x \right)}}} \right)} - \operatorname{atan}{\left(\sinh{\left({\color{red}{\operatorname{acosh}{\left(x \right)}}} \right)} \right)}$$

Dolayısıyla,

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

İntegrasyon sabitini ekleyin:

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

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