3.319 \(\int \frac{(d \sec (e+f x))^n}{(a+a \sec (e+f x))^{3/2}} \, dx\)

Optimal. Leaf size=78 \[ -\frac{\tan (e+f x) F_1\left (n;\frac{1}{2},2;n+1;\sec (e+f x),-\sec (e+f x)\right ) (d \sec (e+f x))^n}{a f n \sqrt{1-\sec (e+f x)} \sqrt{a \sec (e+f x)+a}} \]

[Out]

-((AppellF1[n, 1/2, 2, 1 + n, Sec[e + f*x], -Sec[e + f*x]]*(d*Sec[e + f*x])^n*Tan[e + f*x])/(a*f*n*Sqrt[1 - Se
c[e + f*x]]*Sqrt[a + a*Sec[e + f*x]]))

________________________________________________________________________________________

Rubi [A]  time = 0.145099, antiderivative size = 78, normalized size of antiderivative = 1., number of steps used = 3, number of rules used = 3, integrand size = 25, \(\frac{\text{number of rules}}{\text{integrand size}}\) = 0.12, Rules used = {3828, 3827, 133} \[ -\frac{\tan (e+f x) F_1\left (n;\frac{1}{2},2;n+1;\sec (e+f x),-\sec (e+f x)\right ) (d \sec (e+f x))^n}{a f n \sqrt{1-\sec (e+f x)} \sqrt{a \sec (e+f x)+a}} \]

Antiderivative was successfully verified.

[In]

Int[(d*Sec[e + f*x])^n/(a + a*Sec[e + f*x])^(3/2),x]

[Out]

-((AppellF1[n, 1/2, 2, 1 + n, Sec[e + f*x], -Sec[e + f*x]]*(d*Sec[e + f*x])^n*Tan[e + f*x])/(a*f*n*Sqrt[1 - Se
c[e + f*x]]*Sqrt[a + a*Sec[e + f*x]]))

Rule 3828

Int[(csc[(e_.) + (f_.)*(x_)]*(d_.))^(n_.)*(csc[(e_.) + (f_.)*(x_)]*(b_.) + (a_))^(m_), x_Symbol] :> Dist[(a^In
tPart[m]*(a + b*Csc[e + f*x])^FracPart[m])/(1 + (b*Csc[e + f*x])/a)^FracPart[m], Int[(1 + (b*Csc[e + f*x])/a)^
m*(d*Csc[e + f*x])^n, x], x] /; FreeQ[{a, b, d, e, f, m, n}, x] && EqQ[a^2 - b^2, 0] &&  !IntegerQ[m] &&  !GtQ
[a, 0]

Rule 3827

Int[(csc[(e_.) + (f_.)*(x_)]*(d_.))^(n_.)*(csc[(e_.) + (f_.)*(x_)]*(b_.) + (a_))^(m_), x_Symbol] :> Dist[(a^2*
d*Cot[e + f*x])/(f*Sqrt[a + b*Csc[e + f*x]]*Sqrt[a - b*Csc[e + f*x]]), Subst[Int[((d*x)^(n - 1)*(a + b*x)^(m -
 1/2))/Sqrt[a - b*x], x], x, Csc[e + f*x]], x] /; FreeQ[{a, b, d, e, f, m, n}, x] && EqQ[a^2 - b^2, 0] &&  !In
tegerQ[m] && GtQ[a, 0]

Rule 133

Int[((b_.)*(x_))^(m_)*((c_) + (d_.)*(x_))^(n_)*((e_) + (f_.)*(x_))^(p_), x_Symbol] :> Simp[(c^n*e^p*(b*x)^(m +
 1)*AppellF1[m + 1, -n, -p, m + 2, -((d*x)/c), -((f*x)/e)])/(b*(m + 1)), x] /; FreeQ[{b, c, d, e, f, m, n, p},
 x] &&  !IntegerQ[m] &&  !IntegerQ[n] && GtQ[c, 0] && (IntegerQ[p] || GtQ[e, 0])

Rubi steps

\begin{align*} \int \frac{(d \sec (e+f x))^n}{(a+a \sec (e+f x))^{3/2}} \, dx &=\frac{\sqrt{1+\sec (e+f x)} \int \frac{(d \sec (e+f x))^n}{(1+\sec (e+f x))^{3/2}} \, dx}{a \sqrt{a+a \sec (e+f x)}}\\ &=-\frac{(d \tan (e+f x)) \operatorname{Subst}\left (\int \frac{(d x)^{-1+n}}{\sqrt{1-x} (1+x)^2} \, dx,x,\sec (e+f x)\right )}{a f \sqrt{1-\sec (e+f x)} \sqrt{a+a \sec (e+f x)}}\\ &=-\frac{F_1\left (n;\frac{1}{2},2;1+n;\sec (e+f x),-\sec (e+f x)\right ) (d \sec (e+f x))^n \tan (e+f x)}{a f n \sqrt{1-\sec (e+f x)} \sqrt{a+a \sec (e+f x)}}\\ \end{align*}

Mathematica [B]  time = 6.19471, size = 3005, normalized size = 38.53 \[ \text{Result too large to show} \]

Warning: Unable to verify antiderivative.

[In]

Integrate[(d*Sec[e + f*x])^n/(a + a*Sec[e + f*x])^(3/2),x]

[Out]

(6*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*(Sec[(e + f*x)/2]^2)^n*Sec[e +
 f*x]^(1/2 - n + (-3 + 2*n)/2)*(d*Sec[e + f*x])^n*(Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x])^(3/2 + n)*Tan[(e + f*x)/2]
*(-1 + Tan[(e + f*x)/2]^2)^2)/(f*(a*(1 + Sec[e + f*x]))^(3/2)*(3*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e +
f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -3/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e
+ f*x)/2]^2] + (-3 + 2*n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2])*Tan[(e
 + f*x)/2]^2)*((12*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Cos[e + f*x]*(
Sec[(e + f*x)/2]^2)^(1 + n)*(Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x])^(3/2 + n)*Tan[(e + f*x)/2]^2*(-1 + Tan[(e + f*x)
/2]^2))/(3*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1
[3/2, -3/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-3 + 2*n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 -
n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2])*Tan[(e + f*x)/2]^2) + (3*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2,
 Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Cos[e + f*x]*(Sec[(e + f*x)/2]^2)^(1 + n)*(Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e
+ f*x])^(3/2 + n)*(-1 + Tan[(e + f*x)/2]^2)^2)/(3*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan
[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -3/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] +
(-3 + 2*n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2])*Tan[(e + f*x)/2]^2) -
 (6*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*(Sec[(e + f*x)/2]^2)^n*(Cos[(
e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x])^(3/2 + n)*Sin[e + f*x]*Tan[(e + f*x)/2]*(-1 + Tan[(e + f*x)/2]^2)^2)/(3*AppellF1[1
/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -3/2 + n, 2 - n
, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-3 + 2*n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)
/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2])*Tan[(e + f*x)/2]^2) + (6*n*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2
, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Cos[e + f*x]*(Sec[(e + f*x)/2]^2)^n*(Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x])^(3/2 + n)*Tan[(e
+ f*x)/2]^2*(-1 + Tan[(e + f*x)/2]^2)^2)/(3*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e +
f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -3/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-3 +
2*n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2])*Tan[(e + f*x)/2]^2) + (6*Co
s[e + f*x]*(Sec[(e + f*x)/2]^2)^n*(Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x])^(3/2 + n)*Tan[(e + f*x)/2]*(-((1 - n)*Appe
llF1[3/2, -3/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Sec[(e + f*x)/2]^2*Tan[(e + f*x)/2])/
3 + ((-3/2 + n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Sec[(e + f*x)/2]^
2*Tan[(e + f*x)/2])/3)*(-1 + Tan[(e + f*x)/2]^2)^2)/(3*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2,
 -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -3/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^
2] + (-3 + 2*n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2])*Tan[(e + f*x)/2]
^2) - (6*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Cos[e + f*x]*(Sec[(e + f
*x)/2]^2)^n*(Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x])^(3/2 + n)*Tan[(e + f*x)/2]*(-1 + Tan[(e + f*x)/2]^2)^2*((2*(-1 +
 n)*AppellF1[3/2, -3/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-3 + 2*n)*AppellF1[3/2, -1
/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2])*Sec[(e + f*x)/2]^2*Tan[(e + f*x)/2] + 3*(-((1 -
n)*AppellF1[3/2, -3/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Sec[(e + f*x)/2]^2*Tan[(e + f*
x)/2])/3 + ((-3/2 + n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Sec[(e + f
*x)/2]^2*Tan[(e + f*x)/2])/3) + Tan[(e + f*x)/2]^2*(2*(-1 + n)*((-3*(2 - n)*AppellF1[5/2, -3/2 + n, 3 - n, 7/2
, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Sec[(e + f*x)/2]^2*Tan[(e + f*x)/2])/5 + (3*(-3/2 + n)*AppellF1[5/2
, -1/2 + n, 2 - n, 7/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Sec[(e + f*x)/2]^2*Tan[(e + f*x)/2])/5) + (-3
 + 2*n)*((-3*(1 - n)*AppellF1[5/2, -1/2 + n, 2 - n, 7/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Sec[(e + f*x
)/2]^2*Tan[(e + f*x)/2])/5 + (3*(-1/2 + n)*AppellF1[5/2, 1/2 + n, 1 - n, 7/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*
x)/2]^2]*Sec[(e + f*x)/2]^2*Tan[(e + f*x)/2])/5))))/(3*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2,
 -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -3/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^
2] + (-3 + 2*n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2])*Tan[(e + f*x)/2]
^2)^2 + (6*(3/2 + n)*AppellF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2]*Cos[e + f*x]
*(Sec[(e + f*x)/2]^2)^n*(Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x])^(1/2 + n)*Tan[(e + f*x)/2]*(-1 + Tan[(e + f*x)/2]^2)
^2*(-(Cos[(e + f*x)/2]*Sec[e + f*x]*Sin[(e + f*x)/2]) + Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x]*Tan[e + f*x]))/(3*Appe
llF1[1/2, -3/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -3/2 + n,
 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-3 + 2*n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 1 - n, 5/2, Tan[(e
+ f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2])*Tan[(e + f*x)/2]^2)))

________________________________________________________________________________________

Maple [F]  time = 0.162, size = 0, normalized size = 0. \begin{align*} \int{ \left ( d\sec \left ( fx+e \right ) \right ) ^{n} \left ( a+a\sec \left ( fx+e \right ) \right ) ^{-{\frac{3}{2}}}}\, dx \end{align*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

int((d*sec(f*x+e))^n/(a+a*sec(f*x+e))^(3/2),x)

[Out]

int((d*sec(f*x+e))^n/(a+a*sec(f*x+e))^(3/2),x)

________________________________________________________________________________________

Maxima [F]  time = 0., size = 0, normalized size = 0. \begin{align*} \int \frac{\left (d \sec \left (f x + e\right )\right )^{n}}{{\left (a \sec \left (f x + e\right ) + a\right )}^{\frac{3}{2}}}\,{d x} \end{align*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((d*sec(f*x+e))^n/(a+a*sec(f*x+e))^(3/2),x, algorithm="maxima")

[Out]

integrate((d*sec(f*x + e))^n/(a*sec(f*x + e) + a)^(3/2), x)

________________________________________________________________________________________

Fricas [F]  time = 0., size = 0, normalized size = 0. \begin{align*}{\rm integral}\left (\frac{\sqrt{a \sec \left (f x + e\right ) + a} \left (d \sec \left (f x + e\right )\right )^{n}}{a^{2} \sec \left (f x + e\right )^{2} + 2 \, a^{2} \sec \left (f x + e\right ) + a^{2}}, x\right ) \end{align*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((d*sec(f*x+e))^n/(a+a*sec(f*x+e))^(3/2),x, algorithm="fricas")

[Out]

integral(sqrt(a*sec(f*x + e) + a)*(d*sec(f*x + e))^n/(a^2*sec(f*x + e)^2 + 2*a^2*sec(f*x + e) + a^2), x)

________________________________________________________________________________________

Sympy [F]  time = 0., size = 0, normalized size = 0. \begin{align*} \int \frac{\left (d \sec{\left (e + f x \right )}\right )^{n}}{\left (a \left (\sec{\left (e + f x \right )} + 1\right )\right )^{\frac{3}{2}}}\, dx \end{align*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((d*sec(f*x+e))**n/(a+a*sec(f*x+e))**(3/2),x)

[Out]

Integral((d*sec(e + f*x))**n/(a*(sec(e + f*x) + 1))**(3/2), x)

________________________________________________________________________________________

Giac [F(-1)]  time = 0., size = 0, normalized size = 0. \begin{align*} \text{Timed out} \end{align*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((d*sec(f*x+e))^n/(a+a*sec(f*x+e))^(3/2),x, algorithm="giac")

[Out]

Timed out