$$$x$$$ değişkenine göre $$$\frac{1}{a^{2} + x^{2}}$$$ fonksiyonunun integrali

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

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

İntegral şu şekilde yeniden yazılabilir:

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

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:

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

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

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

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

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

Dolayısıyla,

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

İntegrasyon sabitini ekleyin:

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

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