Pregunta
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Evaluate the following integral using trigonometric substitution. \( \int \frac{d x}{\left(x^{2}-289\right)^{3 / 2}}, x>17 \) What substitution will be the most helpful for evaluating this integral? A. \( x=17 \sec \theta \) B. \( x=17 \tan \theta \) C. \( x=17 \sin \theta \)

Ask by Franklin Marshall. in the United States
Feb 24,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

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The most helpful substitution is \( x = 17 \sec \theta \).

Solución

To integrate   ∫ dx / (x² − 289)^(3/2) with x > 17, notice that 289 = 17², so the expression under the radical is x² − 17². For integrals involving √(x² − a²), a common trigonometric substitution is x = a secθ. Here, a = 17. Thus, the most helpful substitution is:   x = 17 secθ When you make this substitution, note that:   dx = 17 secθ tanθ dθ and   x² − 289 = 289 sec²θ − 289 = 289 (sec²θ − 1) = 289 tan²θ So,   (x² − 289)^(3/2) = (289 tan²θ)^(3/2) = 289^(3/2) |tanθ|^3 Since x > 17, the range of θ ensures that secθ > 1 and tanθ is positive, so the absolute value signs can be dropped. The substitution simplifies the integrand considerably, making the integration process more manageable. Therefore, the correct answer is: A. x = 17 secθ

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Bonus Knowledge

The most helpful substitution for evaluating the integral \( \int \frac{d x}{\left(x^{2}-289\right)^{3 / 2}} \) is \( x=17 \sec \theta \). This is because the expression \( x^2 - 289 \) simplifies in terms of secant: Using this substitution, we have \( x^2 - 289 = 17^2 \sec^2 \theta - 289 = 289(\sec^2 \theta - 1) = 289 \tan^2 \theta \). Therefore, the integral then transforms into a trigonometric form that's simpler to manage, making the evaluation much more straightforward. After this substitution, the differential \( dx \) translates to \( dx = 17 \sec \theta \tan \theta d\theta \). When substituting this into the integral, you simplify the denominator significantly, avoiding complications and leading you directly to an integrable function. With the right transformation, you'll tackle the integral with ease!

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