3.382 \(\int \frac{\cosh ^3(e+f x)}{(a+b \sinh ^2(e+f x))^{3/2}} \, dx\)

Optimal. Leaf size=77 \[ \frac{\tanh ^{-1}\left (\frac{\sqrt{b} \sinh (e+f x)}{\sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}}\right )}{b^{3/2} f}-\frac{(a-b) \sinh (e+f x)}{a b f \sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}} \]

[Out]

ArcTanh[(Sqrt[b]*Sinh[e + f*x])/Sqrt[a + b*Sinh[e + f*x]^2]]/(b^(3/2)*f) - ((a - b)*Sinh[e + f*x])/(a*b*f*Sqrt
[a + b*Sinh[e + f*x]^2])

________________________________________________________________________________________

Rubi [A]  time = 0.0985304, antiderivative size = 77, normalized size of antiderivative = 1., number of steps used = 4, number of rules used = 4, integrand size = 25, \(\frac{\text{number of rules}}{\text{integrand size}}\) = 0.16, Rules used = {3190, 385, 217, 206} \[ \frac{\tanh ^{-1}\left (\frac{\sqrt{b} \sinh (e+f x)}{\sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}}\right )}{b^{3/2} f}-\frac{(a-b) \sinh (e+f x)}{a b f \sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}} \]

Antiderivative was successfully verified.

[In]

Int[Cosh[e + f*x]^3/(a + b*Sinh[e + f*x]^2)^(3/2),x]

[Out]

ArcTanh[(Sqrt[b]*Sinh[e + f*x])/Sqrt[a + b*Sinh[e + f*x]^2]]/(b^(3/2)*f) - ((a - b)*Sinh[e + f*x])/(a*b*f*Sqrt
[a + b*Sinh[e + f*x]^2])

Rule 3190

Int[cos[(e_.) + (f_.)*(x_)]^(m_.)*((a_) + (b_.)*sin[(e_.) + (f_.)*(x_)]^2)^(p_.), x_Symbol] :> With[{ff = Free
Factors[Sin[e + f*x], x]}, Dist[ff/f, Subst[Int[(1 - ff^2*x^2)^((m - 1)/2)*(a + b*ff^2*x^2)^p, x], x, Sin[e +
f*x]/ff], x]] /; FreeQ[{a, b, e, f, p}, x] && IntegerQ[(m - 1)/2]

Rule 385

Int[((a_) + (b_.)*(x_)^(n_))^(p_)*((c_) + (d_.)*(x_)^(n_)), x_Symbol] :> -Simp[((b*c - a*d)*x*(a + b*x^n)^(p +
 1))/(a*b*n*(p + 1)), x] - Dist[(a*d - b*c*(n*(p + 1) + 1))/(a*b*n*(p + 1)), Int[(a + b*x^n)^(p + 1), x], x] /
; FreeQ[{a, b, c, d, n, p}, x] && NeQ[b*c - a*d, 0] && (LtQ[p, -1] || ILtQ[1/n + p, 0])

Rule 217

Int[1/Sqrt[(a_) + (b_.)*(x_)^2], x_Symbol] :> Subst[Int[1/(1 - b*x^2), x], x, x/Sqrt[a + b*x^2]] /; FreeQ[{a,
b}, x] &&  !GtQ[a, 0]

Rule 206

Int[((a_) + (b_.)*(x_)^2)^(-1), x_Symbol] :> Simp[(1*ArcTanh[(Rt[-b, 2]*x)/Rt[a, 2]])/(Rt[a, 2]*Rt[-b, 2]), x]
 /; FreeQ[{a, b}, x] && NegQ[a/b] && (GtQ[a, 0] || LtQ[b, 0])

Rubi steps

\begin{align*} \int \frac{\cosh ^3(e+f x)}{\left (a+b \sinh ^2(e+f x)\right )^{3/2}} \, dx &=\frac{\operatorname{Subst}\left (\int \frac{1+x^2}{\left (a+b x^2\right )^{3/2}} \, dx,x,\sinh (e+f x)\right )}{f}\\ &=-\frac{(a-b) \sinh (e+f x)}{a b f \sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}}+\frac{\operatorname{Subst}\left (\int \frac{1}{\sqrt{a+b x^2}} \, dx,x,\sinh (e+f x)\right )}{b f}\\ &=-\frac{(a-b) \sinh (e+f x)}{a b f \sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}}+\frac{\operatorname{Subst}\left (\int \frac{1}{1-b x^2} \, dx,x,\frac{\sinh (e+f x)}{\sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}}\right )}{b f}\\ &=\frac{\tanh ^{-1}\left (\frac{\sqrt{b} \sinh (e+f x)}{\sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}}\right )}{b^{3/2} f}-\frac{(a-b) \sinh (e+f x)}{a b f \sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}}\\ \end{align*}

Mathematica [A]  time = 0.169992, size = 89, normalized size = 1.16 \[ \frac{a^{3/2} \sinh ^{-1}\left (\frac{\sqrt{b} \sinh (e+f x)}{\sqrt{a}}\right ) \sqrt{\frac{b \sinh ^2(e+f x)}{a}+1}+\sqrt{b} (b-a) \sinh (e+f x)}{a b^{3/2} f \sqrt{a+b \sinh ^2(e+f x)}} \]

Antiderivative was successfully verified.

[In]

Integrate[Cosh[e + f*x]^3/(a + b*Sinh[e + f*x]^2)^(3/2),x]

[Out]

(Sqrt[b]*(-a + b)*Sinh[e + f*x] + a^(3/2)*ArcSinh[(Sqrt[b]*Sinh[e + f*x])/Sqrt[a]]*Sqrt[1 + (b*Sinh[e + f*x]^2
)/a])/(a*b^(3/2)*f*Sqrt[a + b*Sinh[e + f*x]^2])

________________________________________________________________________________________

Maple [C]  time = 0.065, size = 35, normalized size = 0.5 \begin{align*}{\frac{1}{f}\mbox{{\tt ` int/indef0`}} \left ({ \left ( \cosh \left ( fx+e \right ) \right ) ^{2} \left ( a+b \left ( \sinh \left ( fx+e \right ) \right ) ^{2} \right ) ^{-{\frac{3}{2}}}},\sinh \left ( fx+e \right ) \right ) } \end{align*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

int(cosh(f*x+e)^3/(a+b*sinh(f*x+e)^2)^(3/2),x)

[Out]

`int/indef0`(cosh(f*x+e)^2/(a+b*sinh(f*x+e)^2)^(3/2),sinh(f*x+e))/f

________________________________________________________________________________________

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

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate(cosh(f*x+e)^3/(a+b*sinh(f*x+e)^2)^(3/2),x, algorithm="maxima")

[Out]

integrate(cosh(f*x + e)^3/(b*sinh(f*x + e)^2 + a)^(3/2), x)

________________________________________________________________________________________

Fricas [B]  time = 2.72556, size = 7876, normalized size = 102.29 \begin{align*} \text{result too large to display} \end{align*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate(cosh(f*x+e)^3/(a+b*sinh(f*x+e)^2)^(3/2),x, algorithm="fricas")

[Out]

[1/4*((a*b*cosh(f*x + e)^4 + 4*a*b*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e)^3 + a*b*sinh(f*x + e)^4 + 2*(2*a^2 - a*b)*cosh(
f*x + e)^2 + 2*(3*a*b*cosh(f*x + e)^2 + 2*a^2 - a*b)*sinh(f*x + e)^2 + a*b + 4*(a*b*cosh(f*x + e)^3 + (2*a^2 -
 a*b)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e))*sqrt(b)*log(-((a^2*b - 2*a*b^2 + b^3)*cosh(f*x + e)^8 + 8*(a^2*b - 2*a*b^2
 + b^3)*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e)^7 + (a^2*b - 2*a*b^2 + b^3)*sinh(f*x + e)^8 + 2*(a^3 - 4*a^2*b + 5*a*b^2 -
 2*b^3)*cosh(f*x + e)^6 + 2*(a^3 - 4*a^2*b + 5*a*b^2 - 2*b^3 + 14*(a^2*b - 2*a*b^2 + b^3)*cosh(f*x + e)^2)*sin
h(f*x + e)^6 + 4*(14*(a^2*b - 2*a*b^2 + b^3)*cosh(f*x + e)^3 + 3*(a^3 - 4*a^2*b + 5*a*b^2 - 2*b^3)*cosh(f*x +
e))*sinh(f*x + e)^5 + (9*a^2*b - 14*a*b^2 + 6*b^3)*cosh(f*x + e)^4 + (70*(a^2*b - 2*a*b^2 + b^3)*cosh(f*x + e)
^4 + 9*a^2*b - 14*a*b^2 + 6*b^3 + 30*(a^3 - 4*a^2*b + 5*a*b^2 - 2*b^3)*cosh(f*x + e)^2)*sinh(f*x + e)^4 + 4*(1
4*(a^2*b - 2*a*b^2 + b^3)*cosh(f*x + e)^5 + 10*(a^3 - 4*a^2*b + 5*a*b^2 - 2*b^3)*cosh(f*x + e)^3 + (9*a^2*b -
14*a*b^2 + 6*b^3)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e)^3 + b^3 + 2*(3*a*b^2 - 2*b^3)*cosh(f*x + e)^2 + 2*(14*(a^2*b -
2*a*b^2 + b^3)*cosh(f*x + e)^6 + 15*(a^3 - 4*a^2*b + 5*a*b^2 - 2*b^3)*cosh(f*x + e)^4 + 3*a*b^2 - 2*b^3 + 3*(9
*a^2*b - 14*a*b^2 + 6*b^3)*cosh(f*x + e)^2)*sinh(f*x + e)^2 + sqrt(2)*((a^2 - 2*a*b + b^2)*cosh(f*x + e)^6 + 6
*(a^2 - 2*a*b + b^2)*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e)^5 + (a^2 - 2*a*b + b^2)*sinh(f*x + e)^6 - 3*(a^2 - 2*a*b + b^
2)*cosh(f*x + e)^4 + 3*(5*(a^2 - 2*a*b + b^2)*cosh(f*x + e)^2 - a^2 + 2*a*b - b^2)*sinh(f*x + e)^4 + 4*(5*(a^2
 - 2*a*b + b^2)*cosh(f*x + e)^3 - 3*(a^2 - 2*a*b + b^2)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e)^3 - (4*a*b - 3*b^2)*cosh(
f*x + e)^2 + (15*(a^2 - 2*a*b + b^2)*cosh(f*x + e)^4 - 18*(a^2 - 2*a*b + b^2)*cosh(f*x + e)^2 - 4*a*b + 3*b^2)
*sinh(f*x + e)^2 - b^2 + 2*(3*(a^2 - 2*a*b + b^2)*cosh(f*x + e)^5 - 6*(a^2 - 2*a*b + b^2)*cosh(f*x + e)^3 - (4
*a*b - 3*b^2)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e))*sqrt(b)*sqrt((b*cosh(f*x + e)^2 + b*sinh(f*x + e)^2 + 2*a - b)/(co
sh(f*x + e)^2 - 2*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + sinh(f*x + e)^2)) + 4*(2*(a^2*b - 2*a*b^2 + b^3)*cosh(f*x + e)
^7 + 3*(a^3 - 4*a^2*b + 5*a*b^2 - 2*b^3)*cosh(f*x + e)^5 + (9*a^2*b - 14*a*b^2 + 6*b^3)*cosh(f*x + e)^3 + (3*a
*b^2 - 2*b^3)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e))/(cosh(f*x + e)^6 + 6*cosh(f*x + e)^5*sinh(f*x + e) + 15*cosh(f*x +
 e)^4*sinh(f*x + e)^2 + 20*cosh(f*x + e)^3*sinh(f*x + e)^3 + 15*cosh(f*x + e)^2*sinh(f*x + e)^4 + 6*cosh(f*x +
 e)*sinh(f*x + e)^5 + sinh(f*x + e)^6)) + (a*b*cosh(f*x + e)^4 + 4*a*b*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e)^3 + a*b*sin
h(f*x + e)^4 + 2*(2*a^2 - a*b)*cosh(f*x + e)^2 + 2*(3*a*b*cosh(f*x + e)^2 + 2*a^2 - a*b)*sinh(f*x + e)^2 + a*b
 + 4*(a*b*cosh(f*x + e)^3 + (2*a^2 - a*b)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e))*sqrt(b)*log((b*cosh(f*x + e)^4 + 4*b*c
osh(f*x + e)*sinh(f*x + e)^3 + b*sinh(f*x + e)^4 + 2*a*cosh(f*x + e)^2 + 2*(3*b*cosh(f*x + e)^2 + a)*sinh(f*x
+ e)^2 + sqrt(2)*(cosh(f*x + e)^2 + 2*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + sinh(f*x + e)^2 + 1)*sqrt(b)*sqrt((b*cosh(
f*x + e)^2 + b*sinh(f*x + e)^2 + 2*a - b)/(cosh(f*x + e)^2 - 2*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + sinh(f*x + e)^2))
 + 4*(b*cosh(f*x + e)^3 + a*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e) + b)/(cosh(f*x + e)^2 + 2*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e)
 + sinh(f*x + e)^2)) - 4*sqrt(2)*((a*b - b^2)*cosh(f*x + e)^2 + 2*(a*b - b^2)*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + (a
*b - b^2)*sinh(f*x + e)^2 - a*b + b^2)*sqrt((b*cosh(f*x + e)^2 + b*sinh(f*x + e)^2 + 2*a - b)/(cosh(f*x + e)^2
 - 2*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + sinh(f*x + e)^2)))/(a*b^3*f*cosh(f*x + e)^4 + 4*a*b^3*f*cosh(f*x + e)*sinh(
f*x + e)^3 + a*b^3*f*sinh(f*x + e)^4 + a*b^3*f + 2*(2*a^2*b^2 - a*b^3)*f*cosh(f*x + e)^2 + 2*(3*a*b^3*f*cosh(f
*x + e)^2 + (2*a^2*b^2 - a*b^3)*f)*sinh(f*x + e)^2 + 4*(a*b^3*f*cosh(f*x + e)^3 + (2*a^2*b^2 - a*b^3)*f*cosh(f
*x + e))*sinh(f*x + e)), -1/2*((a*b*cosh(f*x + e)^4 + 4*a*b*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e)^3 + a*b*sinh(f*x + e)^
4 + 2*(2*a^2 - a*b)*cosh(f*x + e)^2 + 2*(3*a*b*cosh(f*x + e)^2 + 2*a^2 - a*b)*sinh(f*x + e)^2 + a*b + 4*(a*b*c
osh(f*x + e)^3 + (2*a^2 - a*b)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e))*sqrt(-b)*arctan(sqrt(2)*((a - b)*cosh(f*x + e)^2
+ 2*(a - b)*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + (a - b)*sinh(f*x + e)^2 + b)*sqrt(-b)*sqrt((b*cosh(f*x + e)^2 + b*si
nh(f*x + e)^2 + 2*a - b)/(cosh(f*x + e)^2 - 2*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + sinh(f*x + e)^2))/((a*b - b^2)*cos
h(f*x + e)^4 + 4*(a*b - b^2)*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e)^3 + (a*b - b^2)*sinh(f*x + e)^4 - (3*a*b - 2*b^2)*cos
h(f*x + e)^2 + (6*(a*b - b^2)*cosh(f*x + e)^2 - 3*a*b + 2*b^2)*sinh(f*x + e)^2 - b^2 + 2*(2*(a*b - b^2)*cosh(f
*x + e)^3 - (3*a*b - 2*b^2)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e))) + (a*b*cosh(f*x + e)^4 + 4*a*b*cosh(f*x + e)*sinh(f
*x + e)^3 + a*b*sinh(f*x + e)^4 + 2*(2*a^2 - a*b)*cosh(f*x + e)^2 + 2*(3*a*b*cosh(f*x + e)^2 + 2*a^2 - a*b)*si
nh(f*x + e)^2 + a*b + 4*(a*b*cosh(f*x + e)^3 + (2*a^2 - a*b)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e))*sqrt(-b)*arctan(sqr
t(2)*(cosh(f*x + e)^2 + 2*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + sinh(f*x + e)^2 + 1)*sqrt(-b)*sqrt((b*cosh(f*x + e)^2
+ b*sinh(f*x + e)^2 + 2*a - b)/(cosh(f*x + e)^2 - 2*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + sinh(f*x + e)^2))/(b*cosh(f*
x + e)^4 + 4*b*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e)^3 + b*sinh(f*x + e)^4 + 2*(2*a - b)*cosh(f*x + e)^2 + 2*(3*b*cosh(f
*x + e)^2 + 2*a - b)*sinh(f*x + e)^2 + 4*(b*cosh(f*x + e)^3 + (2*a - b)*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e) + b)) + 2
*sqrt(2)*((a*b - b^2)*cosh(f*x + e)^2 + 2*(a*b - b^2)*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e) + (a*b - b^2)*sinh(f*x + e)^
2 - a*b + b^2)*sqrt((b*cosh(f*x + e)^2 + b*sinh(f*x + e)^2 + 2*a - b)/(cosh(f*x + e)^2 - 2*cosh(f*x + e)*sinh(
f*x + e) + sinh(f*x + e)^2)))/(a*b^3*f*cosh(f*x + e)^4 + 4*a*b^3*f*cosh(f*x + e)*sinh(f*x + e)^3 + a*b^3*f*sin
h(f*x + e)^4 + a*b^3*f + 2*(2*a^2*b^2 - a*b^3)*f*cosh(f*x + e)^2 + 2*(3*a*b^3*f*cosh(f*x + e)^2 + (2*a^2*b^2 -
 a*b^3)*f)*sinh(f*x + e)^2 + 4*(a*b^3*f*cosh(f*x + e)^3 + (2*a^2*b^2 - a*b^3)*f*cosh(f*x + e))*sinh(f*x + e))]

________________________________________________________________________________________

Sympy [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(cosh(f*x+e)**3/(a+b*sinh(f*x+e)**2)**(3/2),x)

[Out]

Timed out

________________________________________________________________________________________

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

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate(cosh(f*x+e)^3/(a+b*sinh(f*x+e)^2)^(3/2),x, algorithm="giac")

[Out]

integrate(cosh(f*x + e)^3/(b*sinh(f*x + e)^2 + a)^(3/2), x)