Indefinite Integral of Trigonometric Functions

MathematicsIntegral CalculusMedium

Published:

6- $\int \tan^{-5}(x) \sec^2(x) dx$

A) $\frac{-1}{4\tan^4(x)} + \frac{1}{2\tan^2(x)} + c$

B) $\frac{-1}{4\sin^4(x)} + \frac{1}{2\sin^2(x)} + c$

C) $\frac{-1}{4\sec^4(x)} + \frac{1}{2\sec^2(x)} + c$

D) $\frac{-1}{4\sin^4(x)} - \frac{1}{2\sin^2(x)} + c$

Animated Video Solution

The first half plays free, the full solution is in the app.

Step by Step Written Solution

1
Step 1

مرحباً يا عبد الله، لنحل هذا السؤال معاً. سنبدأ أولاً بكتابة التكامل المعطى.

حساب التكامل غير المحدود

$$\int \tan^{-5}(x) \sec^2(x) \, dx$$
2
Step 2

لكتابة التكامل بصورة أبسط، دعنا نعبر عن الظل والقاطع بدلالة الجيب وجيب التمام.

استخدام المتطابقات المثلثية:

$$\tan(x) = \frac{\sin(x)}{\cos(x)}, \quad \sec(x) = \frac{1}{\cos(x)}$$
3
Step 3

الآن، لنعوض بهذه المتطابقات في الدالة التي نريد تكاملها.

$$\tan^{-5}(x) \sec^2(x) = \left(\frac{\sin(x)}{\cos(x)}\right)^{-5} \cdot \left(\frac{1}{\cos(x)}\right)^2$$
4
Step 4

بتبسيط الأس السالب، نحصل على مقلوب الكسر مرفوعاً للأس خمسة مضروباً في مقلوب مربع جيب التمام.

5
Step 5

وعند ضرب الكسرين، يختصر جيب التمام في البسط والمقام ليصبح لدينا جيب تمام التكعيب مقسوماً على جيب القوة الخامسة.

6
Step 6

الآن، سنعيد كتابة البسط، وهو جيب تمام التكعيب، باستخدام المتطابقة الشهيرة لجيب التمام.

استخدام متطابقة فيثاغورس

$$\cos^3(x) = \cos^2(x) \cos(x)$$
$$\cos^2(x) = 1 - \sin^2(x)$$
7
Step 7

بالتالي، يمكننا كتابة جيب تمام التكعيب كحاصل ضرب واحد ناقص مربع الجيب في جيب التمام.

$$\cos^3(x) = (1 - \sin^2(x)) \cos(x)$$
8
Step 8

لنعد الآن إلى التكامل الأصلي ونعوض بالصيغة الجديدة للبسط.

$$\int \tan^{-5}(x) \sec^2(x) \, dx = \int \frac{(1 - \sin^2(x)) \cos(x)}{\sin^5(x)} \, dx$$
9
Step 9

لتسهيل هذا التكامل، سنستخدم طريقة التعويض. لنفرض أن المتغير يو يساوي جيب إكس.

التكامل بالتعويض

$$u = \sin(x)$$

The rest of this solution is on Solvi

8 more steps are locked. Watch the full animated, narrated solution for free.

Snap a photo, solve any question like this.

Download on the App Store Get it on Google Play

Free to download · First solutions are on us

100K+Questions solved daily
50K+Students learning
4.8 ★App Store rating

About This Question

Subject
Mathematics
Topic
Integral Calculus
Difficulty
Medium
Question Type
Multiple Choice

Solve any question in seconds

Snap a photo and AI explains it step by step with voice and animation.

Download on the App Store Get it on Google Play
Solvi
The full solution is in the appFree to download · First solutions are on us
Get