eMathHelp 數學解題器 – 免費逐步解題計算器

逐步求解數學問題

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$$$\int \frac{3}{x^{2} + 2}\, dx$$$

解答

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$,使用 $$$c=3$$$$$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x^{2} + 2}$$$

$${\color{red}{\int{\frac{3}{x^{2} + 2} d x}}} = {\color{red}{\left(3 \int{\frac{1}{x^{2} + 2} d x}\right)}}$$

$$$u=\frac{\sqrt{2}}{2} x$$$

$$$du=\left(\frac{\sqrt{2}}{2} x\right)^{\prime }dx = \frac{\sqrt{2}}{2} dx$$$ (步驟見»),並可得 $$$dx = \sqrt{2} du$$$

因此,

$$3 {\color{red}{\int{\frac{1}{x^{2} + 2} d x}}} = 3 {\color{red}{\int{\frac{\sqrt{2}}{2 \left(u^{2} + 1\right)} d u}}}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$,使用 $$$c=\frac{\sqrt{2}}{2}$$$$$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u^{2} + 1}$$$

$$3 {\color{red}{\int{\frac{\sqrt{2}}{2 \left(u^{2} + 1\right)} d u}}} = 3 {\color{red}{\left(\frac{\sqrt{2} \int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u}}{2}\right)}}$$

$$$\frac{1}{u^{2} + 1}$$$ 的積分是 $$$\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u} = \operatorname{atan}{\left(u \right)}$$$

$$\frac{3 \sqrt{2} {\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u}}}}{2} = \frac{3 \sqrt{2} {\color{red}{\operatorname{atan}{\left(u \right)}}}}{2}$$

回顧一下 $$$u=\frac{\sqrt{2}}{2} x$$$

$$\frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} = \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\frac{\sqrt{2}}{2} x}} \right)}}{2}$$

因此,

$$\int{\frac{3}{x^{2} + 2} d x} = \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{2} x}{2} \right)}}{2}$$

加上積分常數:

$$\int{\frac{3}{x^{2} + 2} d x} = \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{2} x}{2} \right)}}{2}+C$$

答案

$$$\int \frac{3}{x^{2} + 2}\, dx = \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{2} x}{2} \right)}}{2} + C$$$A


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