Question Number 36965 by MJS last updated on 07/Jun/18 | ||
$$\int\frac{{x}^{\mathrm{5}} −{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }{dx}= \\ $$ | ||
Commented by rahul 19 last updated on 07/Jun/18 | ||
$$\mathrm{is}\:\mathrm{ostradosgki}\:\mathrm{method}\:\mathrm{applicable}\:\mathrm{here}? \\ $$ | ||
Commented by MJS last updated on 07/Jun/18 | ||
$$\mathrm{I}'\mathrm{ll}\:\mathrm{post}\:\mathrm{a}\:\mathrm{faster}\:\mathrm{method}\:\mathrm{tomorrow} \\ $$ | ||
Commented by MJS last updated on 07/Jun/18 | ||
$$\mathrm{yes}\:\mathrm{Sir}! \\ $$ | ||
Answered by MJS last updated on 07/Jun/18 | ||
$$\mathrm{Standard}\:\mathrm{Method} \\ $$$$\int\frac{{x}^{\mathrm{5}} −{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }{dx}= \\ $$$$=\int\frac{{x}+\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}−\int\frac{{dx}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }−\int\frac{{dx}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }= \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\int\frac{{x}+\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}= \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[{t}={x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\:\rightarrow\:{dx}=\frac{{dt}}{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dt}}{{t}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\:{t}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[{t}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\:\rightarrow\:{dx}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}{dt}\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\sqrt{\mathrm{3}}\int\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\mathrm{arctan}\:{t}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\sqrt{\mathrm{3}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\right) \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\sqrt{\mathrm{3}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\right) \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\int\frac{{dx}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }=\mathrm{16}\int\frac{{dx}}{\left(\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} }= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[{t}=\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\:\rightarrow\:{dx}=\frac{{dt}}{\mathrm{2}}\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{8}\int\frac{{dt}}{\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} }= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[\int\frac{{dt}}{\left({at}^{\mathrm{2}} +{b}\right)^{{n}} }=\frac{{t}}{\mathrm{2}{b}\left({n}−\mathrm{1}\right)\left({at}^{\mathrm{2}} +{b}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }+\right. \\ $$$$\left.\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:+\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{3}}{\mathrm{2}{b}\left({n}−\mathrm{1}\right)}\int\frac{{dt}}{\left({at}^{\mathrm{2}} +{b}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{8}\left(\frac{{t}}{\mathrm{6}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}}\right)= \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[{u}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}{t}\:\rightarrow\:{dt}=\sqrt{\mathrm{3}}{du}\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{18}}\int\frac{{du}}{{u}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\mathrm{arctan}\:{u}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{18}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}{t}\right) \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{8}\left(\frac{{t}}{\mathrm{6}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)}+\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{18}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}{t}\right)\right)= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\mathrm{3}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}+\frac{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\right) \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\int\frac{{dx}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }=\mathrm{64}\int\frac{{dx}}{\left(\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)^{\mathrm{3}} }= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[{t}=\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\:\rightarrow\:{dx}=\frac{{dt}}{\mathrm{2}}\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{32}\int\frac{{dt}}{\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)^{\mathrm{3}} }= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[\int\frac{{dt}}{\left({at}^{\mathrm{2}} +{b}\right)^{{n}} }=\frac{{t}}{\mathrm{2}{b}\left({n}−\mathrm{1}\right)\left({at}^{\mathrm{2}} +{b}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }+\right. \\ $$$$\left.\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:+\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{3}}{\mathrm{2}{b}\left({n}−\mathrm{1}\right)}\int\frac{{dt}}{\left({at}^{\mathrm{2}} +{b}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{32}\left(\frac{{t}}{\mathrm{12}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int\frac{{dt}}{\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} }\right)= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{32}\left(\frac{{t}}{\mathrm{12}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\left(\frac{{t}}{\mathrm{6}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}}\right)\right)= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\mathrm{8}{t}}{\mathrm{3}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{4}{t}}{\mathrm{3}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)}+\frac{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}{t}\right)= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\mathrm{4}{t}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{5}\right)}{\mathrm{3}\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}{t}\right)= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}\right)}{\mathrm{6}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\right) \\ $$$$ \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\right)− \\ $$$$\:\:\:\:\:−\frac{\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{x}+\mathrm{5}\right)}{\mathrm{6}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }+{C} \\ $$ | ||
Answered by MJS last updated on 07/Jun/18 | ||
$$\mathrm{Ostrogradski}'\mathrm{s}\:\mathrm{Method} \\ $$$$\int\frac{{P}}{{Q}}=\frac{{P}_{\mathrm{1}} }{{Q}_{\mathrm{1}} }+\int\frac{{P}_{\mathrm{2}} }{{Q}_{\mathrm{2}} } \\ $$$${P}={x}^{\mathrm{5}} −{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1} \\ $$$${Q}=\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} \\ $$$${Q}'=\mathrm{3}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$${Q}_{\mathrm{1}} =\mathrm{gcd}\left({Q},{Q}'\right)=\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$${Q}_{\mathrm{2}} =\frac{{Q}}{{Q}_{\mathrm{1}} }={x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{grade}\left({P}_{{i}} \right)<\mathrm{grade}\left({Q}_{{i}} \right)\:\Rightarrow \\ $$$${P}_{\mathrm{1}} ={c}_{\mathrm{1}} {x}^{\mathrm{3}} +{c}_{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{3}} {x}+{c}_{\mathrm{4}} \\ $$$${P}_{\mathrm{2}} ={c}_{\mathrm{5}} {x}+{c}_{\mathrm{6}} \\ $$$$\mathrm{differentiate}\:\mathrm{both}\:\mathrm{sides}\:\mathrm{of}\:\int\frac{{P}}{{Q}}=\frac{{P}_{\mathrm{1}} }{{Q}_{\mathrm{1}} }+\int\frac{{P}_{\mathrm{2}} }{{Q}_{\mathrm{2}} } \\ $$$$\frac{{P}}{{Q}}=\frac{{P}_{\mathrm{1}} '{Q}_{\mathrm{1}} −{P}_{\mathrm{1}} {Q}_{\mathrm{1}} '}{{Q}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} }+\frac{{P}_{\mathrm{2}} }{{Q}_{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow \\ $$$$\left(\mathrm{this}\:\mathrm{is}\:\mathrm{the}\:\mathrm{hardest}\:\mathrm{part}\right) \\ $$$$\Rightarrow \\ $$$${c}_{\mathrm{5}} =\mathrm{1} \\ $$$$−\left({c}_{\mathrm{1}} +\mathrm{2}{c}_{\mathrm{5}} −{c}_{\mathrm{6}} \right)=−\mathrm{1} \\ $$$$−\left({c}_{\mathrm{1}} +\mathrm{2}{c}_{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{c}_{\mathrm{5}} +\mathrm{2}{c}_{\mathrm{6}} \right)=\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{3}{c}_{\mathrm{1}} −\mathrm{3}{c}_{\mathrm{3}} −\mathrm{2}{c}_{\mathrm{5}} +\mathrm{3}{c}_{\mathrm{6}} =\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{2}{c}_{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{c}_{\mathrm{4}} +{c}_{\mathrm{5}} −\mathrm{2}{c}_{\mathrm{6}} =\mathrm{0} \\ $$$${c}_{\mathrm{3}} +\mathrm{2}{c}_{\mathrm{4}} +{c}_{\mathrm{6}} =−\mathrm{1} \\ $$$$ \\ $$$${c}_{\mathrm{1}} =−\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}};\:{c}_{\mathrm{2}} =\mathrm{3};\:{c}_{\mathrm{3}} =−\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{3}};\:{c}_{\mathrm{4}} =\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}};\:{c}_{\mathrm{5}} =\mathrm{1};\:{c}_{\mathrm{6}} =−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$$ \\ $$$${P}_{\mathrm{1}} =−\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{3}}{x}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}} \\ $$$${P}_{\mathrm{2}} ={x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$$ \\ $$$$\int\frac{{x}^{\mathrm{5}} −{x}^{\mathrm{4}} +{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }{dx} \\ $$$$=\frac{−\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{3}}{x}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }+\int\frac{{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}= \\ $$$$=−\frac{\mathrm{8}{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{12}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{14}{x}−\mathrm{5}}{\mathrm{6}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }+\int\frac{\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}}{\mathrm{3}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}{dx}= \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\int\frac{\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}}{\mathrm{3}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int\frac{\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}\right)= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}= \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[{t}={x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\:\rightarrow\:{dx}=\frac{{dt}}{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int\frac{{dt}}{{t}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\:{t}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{{dx}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int\frac{{dx}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[{t}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\:\rightarrow\:{dx}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}{dt}\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\int\frac{{dt}}{{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\mathrm{arctan}\:{t}= \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\right) \\ $$$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\right) \\ $$$$ \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}}\mathrm{arctan}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\right)− \\ $$$$\:\:\:\:\:−\frac{\mathrm{8}{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{12}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{14}{x}−\mathrm{5}}{\mathrm{6}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }+{C} \\ $$ | ||