Get Answers to all your Questions

header-bg qa

Integrate the functions in Exercises 1 to 24.

    Q19.    \frac{\sin^{-1}\sqrt x - \cos^{-1}\sqrt x}{\sin^{-1}\sqrt x + \cos^{-1}\sqrt x}, \;\;\; x\in [0,1]

Answers (1)

best_answer

We have                                 

                                                 I\ =\ \int \frac{\sin^{-1}\sqrt x - \cos^{-1}\sqrt x}{\sin^{-1}\sqrt x + \cos^{-1}\sqrt x}\ dx

or                                                      =\ \int \frac{\sin^{-1}\sqrt x - \left ( \frac{\Pi }{2} - \sin^{-1}\sqrt x \right )}{\frac{\Pi }{2}}\ dx

or                                                    =\ \frac{2}{\Pi } \int \left ( \ 2sin^{-1}\sqrt x - \frac{\Pi }{2} \right )\ dx

or                                                     =\ \int \left (\frac{4}{\Pi } \sin^{-1}\sqrt x - 1 \right )\ dx

or                                                      =\ \frac{4}{\Pi }\int \sin^{-1}\sqrt x - 1 \ dx\ -\ \int 1 \ dx\ +\ C

or                                                      =\ \frac{4}{\Pi }\int \sin^{-1}\sqrt x \ dx\ -\ x +\ C

Thus                                         I\ =\ \frac{4}{\Pi }I'\ -\ x +\ C

 

Now we will solve I'.

                                              I'\ =\ \int \sin^{-1}\sqrt x \ dx

Put                      x = t2.

 Differentiating the equation wrt x, we get

                                          dx\ =\ 2t\ dt                       

Thus                                    \int \sin^{-1}\sqrt x \ dx\ =\ \int \sin^{-1} t\ 2t \ dt

or                                                                           =\ 2 \int t\ \sin^{-1} t\ \ dt

Using integration by parts, we get   :

                                                                                =\ 2 \left [ \sin^{-1}t \int t\ dt\ -\ \int \left ( \left ( \frac{d}{dt} \sin^{-1} t \right ) \int t\ dt \right ) \right ]\ dt

or                                                                             =\ t^2 \sin^{-1}t\ -\ \int \frac{t^2}{\sqrt{1-t^2}}\ dt\ +\ C'

We know that                                       

                                                                          \int \frac{- t^2}{\sqrt{1-t^2}}\ dt\ =\ \frac{t}{2}\sqrt{1-t^2}\ -\ \frac{1}{2}\ \sin^{-1}t

Thus it becomes :

                                                                 I'\ =\ t^2\sin^{-1} t\ +\ \frac{t}{2}\sqrt{1-t^2}\ -\ \frac{1}{2}\ \sin^{-1}t

So I come to be :-

                                                              I\ =\ \frac{4}{\Pi }I'\ -\ x +\ C

                                                             I\ =\ \sin^{-1}\sqrt{x} \left [ \frac{2(2x-1)}{\Pi } \right ]\ +\ \frac{2\sqrt{x-x^2}}{\Pi }\ -\ x\ +\ C

Posted by

Devendra Khairwa

View full answer

Crack CUET with india's "Best Teachers"

  • HD Video Lectures
  • Unlimited Mock Tests
  • Faculty Support
cuet_ads