$$$\frac{x^{n - 1}}{x^{2 n} + 1}$$$ 對 $$$x$$$ 的積分
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求$$$\int \frac{x^{n - 1}}{x^{2 n} + 1}\, dx$$$。
解答
此積分沒有閉式表示:
$${\color{red}{\int{\frac{x^{n - 1}}{x^{2 n} + 1} d x}}} = {\color{red}{\frac{x^{n} {{}_{2}F_{1}\left(\begin{matrix} \frac{1}{2}, 1 \\ \frac{3}{2} \end{matrix}\middle| {- x^{2 n}} \right)}}{n}}}$$
因此，
$$\int{\frac{x^{n - 1}}{x^{2 n} + 1} d x} = \frac{x^{n} {{}_{2}F_{1}\left(\begin{matrix} \frac{1}{2}, 1 \\ \frac{3}{2} \end{matrix}\middle| {- x^{2 n}} \right)}}{n}$$
化簡：
$$\int{\frac{x^{n - 1}}{x^{2 n} + 1} d x} = \frac{\operatorname{atan}{\left(x^{n} \right)}}{n}$$
加上積分常數：
$$\int{\frac{x^{n - 1}}{x^{2 n} + 1} d x} = \frac{\operatorname{atan}{\left(x^{n} \right)}}{n}+C$$
答案
$$$\int \frac{x^{n - 1}}{x^{2 n} + 1}\, dx = \frac{\operatorname{atan}{\left(x^{n} \right)}}{n} + C$$$A