Quiz || 2 - 5 { Easy }Tentukan hasil integral

Berikut ini adalah pertanyaan dari unknown pada mata pelajaran Matematika untuk jenjang Sekolah Menengah Atas

Quiz || 2 - 5 { Easy }Tentukan hasil integral tak tentu fungsi berikut :
 \\
\int {\frac{x^2+1}{x^4+1}}

:- Gampang :-;
:- Okee Good luck :-:​

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

Hasil dari \displaystyle{\int\limits {\frac{x^2+1}{x^4+1}} \, dx }adalah\displaystyle{\boldsymbol{\frac{arctan\left ( \sqrt{2}x+1 \right )+arctan\left ( \sqrt{2}x-1 \right )}{\sqrt{2}}+C} }.

PEMBAHASAN

Integral merupakan operasi yang menjadi kebalikan dari operasi turunan/diferensial. Sehingga integral sering juga disebut sebagai antiturunan

\displaystyle{f(x)=\int\limits {\left [ \frac{df(x)}{dx} \right ]} \, dx}

Untuk fungsi invers trigonometri :

\displaystyle{\int\limits {\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}} \, dx=arcsinx+C }

\displaystyle{\int\limits {\frac{1}{x^2+1}} \, dx=arctanx+C }

.

DIKETAHUI

\displaystyle{\int\limits {\frac{x^2+1}{x^4+1}} \, dx= }

.

DITANYA

Tentukan hasilnya.

.

PENYELESAIAN

\displaystyle{\int\limits {\frac{x^2+1}{x^4+1}} \, dx }

\displaystyle{=\int\limits {\frac{x^2+1}{x^4+2x^2+1-2x^2}} \, dx }

\displaystyle{=\int\limits {\frac{x^2+1}{(x^2+1)^2-(\sqrt{2}x)^2}} \, dx }

\displaystyle{=\int\limits {\frac{x^2+1}{(x^2+\sqrt{2}x+1)(x^2-\sqrt{2}x+1)}} \, dx }

---------------

Misal :

\displaystyle{\frac{x^2+1}{(x^2+\sqrt{2}x+1)(x^2-\sqrt{2}x+1)}=\frac{A}{(x^2+\sqrt{2}x+1)}+\frac{B}{(x^2-\sqrt{2}x+1)} }

\displaystyle{\frac{x^2+1}{(x^2+\sqrt{2}x+1)(x^2-\sqrt{2}x+1)}=\frac{A(x^2-\sqrt{2}x+1)+B(x^2+\sqrt{2}x+1)}{(x^2+\sqrt{2}x+1)(x^2-\sqrt{2}x+1)} }

\displaystyle{\frac{x^2+1}{(x^2+\sqrt{2}x+1)(x^2-\sqrt{2}x+1)}=\frac{(A+B)x^2+(-\sqrt{2}A+\sqrt{2}B)x+A+B}{(x^2+\sqrt{2}x+1)(x^2-\sqrt{2}x+1)} }

Cari nilai A dan B dengan menyamakan kedua ruas.

Koefisien x² :

A+B=1

B=1-A~~~...(i)

.

Koefisien x :

-\sqrt{2}A+\sqrt{2}B=0~~~...kedua~ruas~dibagi~\sqrt{2}

-A+B=0~~~...substitusi~pers.(i)

-A+1-A=0

2A=1

\displaystyle{A=\frac{1}{2}~\to~B=1-\frac{1}{2}=\frac{1}{2} }

.

Diperoleh :

\displaystyle{\frac{x^2+1}{(x^2+\sqrt{2}x+1)(x^2-\sqrt{2}x+1)}=\frac{1}{2(x^2+\sqrt{2}x+1)}+\frac{1}{2(x^2-\sqrt{2}x+1)} }

---------------

\displaystyle{=\int\limits {\left [ \frac{1}{2(x^2+\sqrt{2}x+1)}+\frac{1}{2(x^2-\sqrt{2}x+1)} \right ]} \, dx }

\displaystyle{=\frac{1}{2}\int\limits {\left [ \frac{1}{x^2+\sqrt{2}x+1}+\frac{1}{x^2-\sqrt{2}x+1} \right ]} \, dx }

\displaystyle{=\frac{1}{2}\int\limits {\left [ \frac{1}{(x^2+\sqrt{2}x+\frac{1}{2})+(1-\frac{1}{2})}+\frac{1}{(x^2-\sqrt{2}x+\frac{1}{2})+(1-\frac{1}{2})} \right ]} \, dx }

\displaystyle{=\frac{1}{2}\int\limits {\left [ \frac{1}{(x+\frac{\sqrt{2}}{2})^2+\frac{1}{2}}+\frac{1}{(x-\frac{\sqrt{2}}{2})^2+\frac{1}{2}} \right ]} \, dx }

---------------

Untuk \displaystyle{\int\limits {\frac{1}{(x+\frac{\sqrt{2}}{2})^2+\frac{1}{2}}} \, dx } :

Misal :

\displaystyle{u=x+\frac{\sqrt{2}}{2}~\to~du=dx }

Maka :

\displaystyle{\int\limits {\frac{1}{(x+\frac{\sqrt{2}}{2})^2+\frac{1}{2}}} \, dx }

\displaystyle{=\int\limits {\frac{1}{u^2+\frac{1}{2}}} \, du }

\displaystyle{=\int\limits {\frac{1}{\frac{2u^2+1}{2}}} \, du }

\displaystyle{=\int\limits {\frac{2}{2u^2+1}} \, du }

\displaystyle{=\int\limits {\frac{2}{(\sqrt{2}u)^2+1}} \, du }

.~~~~~~~~~~~~~~Misal:~v=\sqrt{2}u~\to~dv=\sqrt{2}du

\displaystyle{=\int\limits {\frac{2}{v^2+1}} \, \frac{dv}{\sqrt{2}} }

\displaystyle{=\frac{2}{\sqrt{2}}\int\limits {\frac{1}{v^2+1}} \, dv }

\displaystyle{=\frac{2}{\sqrt{2}}arctanv+C_1 }

\displaystyle{=\frac{2}{\sqrt{2}}arctan(\sqrt{2}u)+C_1 }

\displaystyle{=\frac{2}{\sqrt{2}}arctan\left ( \sqrt{2}x+1 \right )+C_1 }

.

Untuk \displaystyle{\int\limits {\frac{1}{(x-\frac{\sqrt{2}}{2})^2+\frac{1}{2}}} \, dx } :

Misal :

\displaystyle{u=x-\frac{\sqrt{2}}{2}~\to~du=dx }

Maka :

\displaystyle{\int\limits {\frac{1}{(x-\frac{\sqrt{2}}{2})^2+\frac{1}{2}}} \, dx }

\displaystyle{=\int\limits {\frac{1}{u^2+\frac{1}{2}}} \, du }

Hasilnya akan sama dengan integral sebelumnya, yaitu :

\displaystyle{=\frac{2}{\sqrt{2}}arctan\left ( \sqrt{2}x-1 \right )+C_2 }

---------------

\displaystyle{=\frac{1}{2}\int\limits {\left [ \frac{1}{(x+\frac{\sqrt{2}}{2})^2+\frac{1}{2}}+\frac{1}{(x-\frac{\sqrt{2}}{2})^2+\frac{1}{2}} \right ]} \, dx }

\displaystyle{=\frac{1}{2}\left [ \frac{2}{\sqrt{2}}arctan\left ( \sqrt{2}x+1 \right )+C_1+\frac{2}{\sqrt{2}}arctan\left ( \sqrt{2}x-1 \right )+C_2 \right ] }

\displaystyle{=\frac{1}{\sqrt{2}}arctan\left ( \sqrt{2}x+1 \right )+\frac{1}{\sqrt{2}}arctan\left ( \sqrt{2}x-1 \right )+C }

\displaystyle{=\frac{arctan\left ( \sqrt{2}x+1 \right )+arctan\left ( \sqrt{2}x-1 \right )}{\sqrt{2}}+C }

.

PELAJARI LEBIH LANJUT

  1. Integral invers trigonometri : yomemimo.com/tugas/37718818
  2. Integral pecahan parsial : yomemimo.com/tugas/40289194

.

DETAIL JAWABAN

Kelas : 11

Mapel: Matematika

Bab : Integral

Kode Kategorisasi: 11.2.10

Semoga dengan pertanyaan yang sudah terjawab oleh diradiradira dapat membantu memudahkan mengerjakan soal, tugas dan PR sekolah kalian.

Apabila terdapat kesalahan dalam mengerjakan soal, silahkan koreksi jawaban dengan mengirimkan email ke yomemimo.com melalui halaman Contact

Last Update: Tue, 28 Jun 22