$$$\frac{1}{\sqrt{x^{2} - 4}}$$$ 的積分

求$$$\int \frac{1}{\sqrt{x^{2} - 4}}\, dx$$$。

令 $$$x=2 \cosh{\left(u \right)}$$$。

則 $$$dx=\left(2 \cosh{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = 2 \sinh{\left(u \right)} du$$$（步驟見»）。

此外，由此可得 $$$u=\operatorname{acosh}{\left(\frac{x}{2} \right)}$$$。

被積函數變為

$$$\frac{1}{\sqrt{x^{2} - 4}} = \frac{1}{\sqrt{4 \cosh^{2}{\left( u \right)} - 4}}$$$

使用恆等式 $$$\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1 = \sinh^{2}{\left( u \right)}$$$：

$$$\frac{1}{\sqrt{4 \cosh^{2}{\left( u \right)} - 4}}=\frac{1}{2 \sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1}}=\frac{1}{2 \sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)}}}$$$

假設 $$$\sinh{\left( u \right)} \ge 0$$$，可得如下：

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

因此，

$${\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{x^{2} - 4}} d x}}} = {\color{red}{\int{1 d u}}}$$

配合 $$$c=1$$$，應用常數法則 $$$\int c\, du = c u$$$：

$${\color{red}{\int{1 d u}}} = {\color{red}{u}}$$

回顧一下 $$$u=\operatorname{acosh}{\left(\frac{x}{2} \right)}$$$：

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

因此，

$$\int{\frac{1}{\sqrt{x^{2} - 4}} d x} = \operatorname{acosh}{\left(\frac{x}{2} \right)}$$

加上積分常數：

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

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