গণিত • MIST • মিলিটারি ইনস্টিটিউট অব সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি ভর্তি পরীক্ষা ২০২৩-২০২৪

গণিত প্রশ্ন

13.

∫emtan⁡−1x(1+x2)2dx=? \int \frac{e^{m \tan^{-1}x}}{(1 + x^2)^2} dx = ?

উত্তর ও ব্যাখ্যা

AI-তৈরি নমুনা উত্তর

ধরি,
I=∫emtan⁡−1x(1+x2)2dxI = \int \frac{e^{m \tan^{-1}x}}{(1 + x^2)^2} dx

মনে করি, tan⁡−1x=θ  ⟹  x=tan⁡θ\tan^{-1}x = \theta \implies x = \tan \theta
অতএব, dx=sec⁡2θ dθdx = \sec^2 \theta \, d\theta

সুতরাং,
I=∫emθ(1+tan⁡2θ)2sec⁡2θ dθI = \int \frac{e^{m\theta}}{(1 + \tan^2 \theta)^2} \sec^2 \theta \, d\theta
=∫emθsec⁡4θsec⁡2θ dθ=∫emθcos⁡2θ dθ= \int \frac{e^{m\theta}}{\sec^4 \theta} \sec^2 \theta \, d\theta = \int e^{m\theta} \cos^2 \theta \, d\theta
=12∫emθ(1+cos⁡2θ)dθ= \frac{1}{2} \int e^{m\theta} (1 + \cos 2\theta) d\theta
=12∫emθdθ+12∫emθcos⁡2θ dθ= \frac{1}{2} \int e^{m\theta} d\theta + \frac{1}{2} \int e^{m\theta} \cos 2\theta \, d\theta

আমরা জানি, ∫eaxcos⁡(bx)dx=eaxa2+b2(acos⁡bx+bsin⁡bx)\int e^{ax} \cos(bx) dx = \frac{e^{ax}}{a^2 + b^2}(a \cos bx + b \sin bx)

অতএব,
I=12⋅emθm+12⋅emθm2+4(mcos⁡2θ+2sin⁡2θ)+CI = \frac{1}{2} \cdot \frac{e^{m\theta}}{m} + \frac{1}{2} \cdot \frac{e^{m\theta}}{m^2 + 4} (m \cos 2\theta + 2 \sin 2\theta) + C

এখন, cos⁡2θ=1−tan⁡2θ1+tan⁡2θ=1−x21+x2\cos 2\theta = \frac{1 - \tan^2 \theta}{1 + \tan^2 \theta} = \frac{1 - x^2}{1 + x^2} এবং sin⁡2θ=2tan⁡θ1+tan⁡2θ=2x1+x2\sin 2\theta = \frac{2\tan \theta}{1 + \tan^2 \theta} = \frac{2x}{1 + x^2}

অতএব,
I=emtan⁡−1x2m+emtan⁡−1x2(m2+4)[m(1−x21+x2)+2(2x1+x2)]+CI = \frac{e^{m \tan^{-1}x}}{2m} + \frac{e^{m \tan^{-1}x}}{2(m^2 + 4)} \left[ m \left( \frac{1 - x^2}{1 + x^2} \right) + 2 \left( \frac{2x}{1 + x^2} \right) \right] + C
=emtan⁡−1x2[1m+m(1−x2)+4x(m2+4)(1+x2)]+C= \frac{e^{m \tan^{-1}x}}{2} \left[ \frac{1}{m} + \frac{m(1 - x^2) + 4x}{(m^2 + 4)(1 + x^2)} \right] + C

উত্তর: emtan⁡−1x2[1m+m(1−x2)+4x(m2+4)(1+x2)]+C\frac{e^{m \tan^{-1}x}}{2} \left[ \frac{1}{m} + \frac{m(1 - x^2) + 4x}{(m^2 + 4)(1 + x^2)} \right] + C (যেখানে CC একটি সমাকলন ধ্রুবক)।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন