Pregunta

\( \int _{}^{}\frac{1}{2t^{2}+5} d t \)

Ask by Gough Tyler. in China
Feb 11,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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The integral evaluates to \( \frac{1}{\sqrt{10}} \arctan\left(\frac{\sqrt{2} \cdot t}{\sqrt{5}}\right) + C \).

Solución

We wish to evaluate   ∫ dt/(2t² + 5). Step 1. Write the denominator in a form that suggests a standard arctan integration formula. Notice that   2t² + 5 = 2(t²) + 5. Step 2. Introduce a substitution to simplify the quadratic expression in t. Let   u = √2 · t  ⟹  dt = du/√2. Then, the expression t² becomes   t² = u²/2  ⟹  2t² = u². Thus, the denominator becomes   2t² + 5 = u² + 5. Step 3. Substitute into the integral:   ∫ dt/(2t² + 5) = ∫ (du/√2)/(u² + 5)              = (1/√2) ∫ du/(u² + 5). Step 4. Recognize that the standard integral   ∫ du/(u² + a²) = (1/a) arctan(u/a) + C applies here with a² = 5, which means a = √5. Thus,   ∫ du/(u² + 5) = (1/√5) arctan(u/√5) + C. Step 5. Substitute back u = √2 · t to obtain the answer in terms of t:   (1/√2) ∙ (1/√5) arctan((√2 · t)/√5) + C = (1/√10) arctan((√2 · t)/√5) + C. Therefore, the evaluated integral is   (1/√10) arctan((√2 · t)/√5) + C. This is the final answer.

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Bonus Knowledge

To tackle the integral \( \int \frac{1}{2t^{2}+5} dt \), we can use a substitution technique. First, factor out the constant from the denominator: \[ \int \frac{1}{2(t^{2} + \frac{5}{2})} dt = \frac{1}{2} \int \frac{1}{t^{2} + \frac{5}{2}} dt. \] Next, we recognize that we can convert this into a form suitable for the arctangent function. We can rewrite \(\frac{5}{2}\) as \((\sqrt{\frac{5}{2}})^2\), and then use the formula: \[ \int \frac{1}{x^2 + a^2} dx = \frac{1}{a} \tan^{-1} \left(\frac{x}{a}\right) + C. \] Here, \(a = \sqrt{\frac{5}{2}}\). Now we can write: \[ \frac{1}{2} \int \frac{1}{t^{2} + \frac{5}{2}} dt = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{\frac{5}{2}}} \tan^{-1}\left(\frac{t}{\sqrt{\frac{5}{2}}}\right) + C. \] Doing the math gives us the final result: \[ \frac{1}{\sqrt{10}} \tan^{-1}\left(\frac{t\sqrt{2}}{\sqrt{5}}\right) + C. \] And there you have it, a nice neat answer! Happy integrating!

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