1. مسئله: محاسبه انتگرال تابع $$\sec^3(x)$$ است.
2. فرمول و قانون مهم: برای انتگرال توابع توان دار از $$\sec(x)$$، از روش تجزیه و انتگرالگیری جزء به جزء استفاده میکنیم.
3. ابتدا $$\sec^3(x)$$ را به صورت $$\sec(x) \cdot \sec^2(x)$$ مینویسیم.
4. میدانیم که $$\frac{d}{dx} \tan(x) = \sec^2(x)$$، پس میتوانیم $$\sec^2(x)$$ را به عنوان مشتق $$\tan(x)$$ در نظر بگیریم.
5. بنابراین انتگرال به شکل زیر است:
$$\int \sec^3(x) dx = \int \sec(x) \cdot \sec^2(x) dx = \int \sec(x) d(\tan(x))$$
6. با استفاده از انتگرالگیری جزء به جزء، فرض میکنیم:
$$u = \sec(x), \quad dv = \sec^2(x) dx$$
پس:
$$du = \sec(x) \tan(x) dx, \quad v = \tan(x)$$
7. فرمول انتگرالگیری جزء به جزء:
$$\int u dv = uv - \int v du$$
8. جایگذاری میکنیم:
$$\int \sec^3(x) dx = \sec(x) \tan(x) - \int \tan(x) \cdot \sec(x) \tan(x) dx = \sec(x) \tan(x) - \int \sec(x) \tan^2(x) dx$$
9. با استفاده از رابطه $$\tan^2(x) = \sec^2(x) - 1$$، داریم:
$$\int \sec(x) \tan^2(x) dx = \int \sec(x) (\sec^2(x) - 1) dx = \int \sec^3(x) dx - \int \sec(x) dx$$
10. پس:
$$\int \sec^3(x) dx = \sec(x) \tan(x) - \int \sec^3(x) dx + \int \sec(x) dx$$
11. انتگرال $$\int \sec^3(x) dx$$ را به سمت چپ منتقل میکنیم:
$$2 \int \sec^3(x) dx = \sec(x) \tan(x) + \int \sec(x) dx$$
12. انتگرال $$\int \sec(x) dx$$ برابر است با:
$$\ln |\sec(x) + \tan(x)| + C$$
13. بنابراین:
$$\int \sec^3(x) dx = \frac{1}{2} \sec(x) \tan(x) + \frac{1}{2} \ln |\sec(x) + \tan(x)| + C$$
پاسخ نهایی:
$$\boxed{\int \sec^3(x) dx = \frac{1}{2} \sec(x) \tan(x) + \frac{1}{2} \ln |\sec(x) + \tan(x)| + C}$$
Integral Secant Cubed 091893
Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.