3.209 \(\int \frac {(a+a \sin (e+f x))^m (A+B \sin (e+f x))}{(c-c \sin (e+f x))^{3/2}} \, dx\)

Optimal. Leaf size=134 \[ \frac {(A (1-2 m)-B (2 m+3)) \cos (e+f x) (a \sin (e+f x)+a)^m \, _2F_1\left (1,m+\frac {1}{2};m+\frac {3}{2};\frac {1}{2} (\sin (e+f x)+1)\right )}{4 c f (2 m+1) \sqrt {c-c \sin (e+f x)}}+\frac {(A+B) \cos (e+f x) (a \sin (e+f x)+a)^m}{2 f (c-c \sin (e+f x))^{3/2}} \]

[Out]

1/2*(A+B)*cos(f*x+e)*(a+a*sin(f*x+e))^m/f/(c-c*sin(f*x+e))^(3/2)+1/4*(A*(1-2*m)-B*(3+2*m))*cos(f*x+e)*hypergeo
m([1, 1/2+m],[3/2+m],1/2+1/2*sin(f*x+e))*(a+a*sin(f*x+e))^m/c/f/(1+2*m)/(c-c*sin(f*x+e))^(1/2)

________________________________________________________________________________________

Rubi [A]  time = 0.30, antiderivative size = 134, normalized size of antiderivative = 1.00, number of steps used = 4, number of rules used = 4, integrand size = 38, \(\frac {\text {number of rules}}{\text {integrand size}}\) = 0.105, Rules used = {2972, 2745, 2667, 68} \[ \frac {(A (1-2 m)-B (2 m+3)) \cos (e+f x) (a \sin (e+f x)+a)^m \, _2F_1\left (1,m+\frac {1}{2};m+\frac {3}{2};\frac {1}{2} (\sin (e+f x)+1)\right )}{4 c f (2 m+1) \sqrt {c-c \sin (e+f x)}}+\frac {(A+B) \cos (e+f x) (a \sin (e+f x)+a)^m}{2 f (c-c \sin (e+f x))^{3/2}} \]

Antiderivative was successfully verified.

[In]

Int[((a + a*Sin[e + f*x])^m*(A + B*Sin[e + f*x]))/(c - c*Sin[e + f*x])^(3/2),x]

[Out]

((A + B)*Cos[e + f*x]*(a + a*Sin[e + f*x])^m)/(2*f*(c - c*Sin[e + f*x])^(3/2)) + ((A*(1 - 2*m) - B*(3 + 2*m))*
Cos[e + f*x]*Hypergeometric2F1[1, 1/2 + m, 3/2 + m, (1 + Sin[e + f*x])/2]*(a + a*Sin[e + f*x])^m)/(4*c*f*(1 +
2*m)*Sqrt[c - c*Sin[e + f*x]])

Rule 68

Int[((a_) + (b_.)*(x_))^(m_)*((c_) + (d_.)*(x_))^(n_), x_Symbol] :> Simp[((b*c - a*d)^n*(a + b*x)^(m + 1)*Hype
rgeometric2F1[-n, m + 1, m + 2, -((d*(a + b*x))/(b*c - a*d))])/(b^(n + 1)*(m + 1)), x] /; FreeQ[{a, b, c, d, m
}, x] && NeQ[b*c - a*d, 0] &&  !IntegerQ[m] && IntegerQ[n]

Rule 2667

Int[cos[(e_.) + (f_.)*(x_)]^(p_.)*((a_) + (b_.)*sin[(e_.) + (f_.)*(x_)])^(m_.), x_Symbol] :> Dist[1/(b^p*f), S
ubst[Int[(a + x)^(m + (p - 1)/2)*(a - x)^((p - 1)/2), x], x, b*Sin[e + f*x]], x] /; FreeQ[{a, b, e, f, m}, x]
&& IntegerQ[(p - 1)/2] && EqQ[a^2 - b^2, 0] && (GeQ[p, -1] ||  !IntegerQ[m + 1/2])

Rule 2745

Int[((a_) + (b_.)*sin[(e_.) + (f_.)*(x_)])^(m_)*((c_) + (d_.)*sin[(e_.) + (f_.)*(x_)])^(n_), x_Symbol] :> Dist
[(a^IntPart[m]*c^IntPart[m]*(a + b*Sin[e + f*x])^FracPart[m]*(c + d*Sin[e + f*x])^FracPart[m])/Cos[e + f*x]^(2
*FracPart[m]), Int[Cos[e + f*x]^(2*m)*(c + d*Sin[e + f*x])^(n - m), x], x] /; FreeQ[{a, b, c, d, e, f, m, n},
x] && EqQ[b*c + a*d, 0] && EqQ[a^2 - b^2, 0] && (FractionQ[m] ||  !FractionQ[n])

Rule 2972

Int[((a_) + (b_.)*sin[(e_.) + (f_.)*(x_)])^(m_)*((A_.) + (B_.)*sin[(e_.) + (f_.)*(x_)])*((c_) + (d_.)*sin[(e_.
) + (f_.)*(x_)])^(n_.), x_Symbol] :> Simp[((A*b - a*B)*Cos[e + f*x]*(a + b*Sin[e + f*x])^m*(c + d*Sin[e + f*x]
)^n)/(a*f*(2*m + 1)), x] + Dist[(a*B*(m - n) + A*b*(m + n + 1))/(a*b*(2*m + 1)), Int[(a + b*Sin[e + f*x])^(m +
 1)*(c + d*Sin[e + f*x])^n, x], x] /; FreeQ[{a, b, c, d, e, f, A, B, m, n}, x] && EqQ[b*c + a*d, 0] && EqQ[a^2
 - b^2, 0] && (LtQ[m, -2^(-1)] || (ILtQ[m + n, 0] &&  !SumSimplerQ[n, 1])) && NeQ[2*m + 1, 0]

Rubi steps

\begin {align*} \int \frac {(a+a \sin (e+f x))^m (A+B \sin (e+f x))}{(c-c \sin (e+f x))^{3/2}} \, dx &=\frac {(A+B) \cos (e+f x) (a+a \sin (e+f x))^m}{2 f (c-c \sin (e+f x))^{3/2}}+\frac {\left (B c \left (-\frac {3}{2}-m\right )-A c \left (-\frac {1}{2}+m\right )\right ) \int \frac {(a+a \sin (e+f x))^m}{\sqrt {c-c \sin (e+f x)}} \, dx}{2 c^2}\\ &=\frac {(A+B) \cos (e+f x) (a+a \sin (e+f x))^m}{2 f (c-c \sin (e+f x))^{3/2}}+\frac {\left (\left (B c \left (-\frac {3}{2}-m\right )-A c \left (-\frac {1}{2}+m\right )\right ) \cos (e+f x)\right ) \int \sec (e+f x) (a+a \sin (e+f x))^{\frac {1}{2}+m} \, dx}{2 c^2 \sqrt {a+a \sin (e+f x)} \sqrt {c-c \sin (e+f x)}}\\ &=\frac {(A+B) \cos (e+f x) (a+a \sin (e+f x))^m}{2 f (c-c \sin (e+f x))^{3/2}}+\frac {\left (a \left (B c \left (-\frac {3}{2}-m\right )-A c \left (-\frac {1}{2}+m\right )\right ) \cos (e+f x)\right ) \operatorname {Subst}\left (\int \frac {(a+x)^{-\frac {1}{2}+m}}{a-x} \, dx,x,a \sin (e+f x)\right )}{2 c^2 f \sqrt {a+a \sin (e+f x)} \sqrt {c-c \sin (e+f x)}}\\ &=\frac {(A+B) \cos (e+f x) (a+a \sin (e+f x))^m}{2 f (c-c \sin (e+f x))^{3/2}}+\frac {(A (1-2 m)-B (3+2 m)) \cos (e+f x) \, _2F_1\left (1,\frac {1}{2}+m;\frac {3}{2}+m;\frac {1}{2} (1+\sin (e+f x))\right ) (a+a \sin (e+f x))^m}{4 c f (1+2 m) \sqrt {c-c \sin (e+f x)}}\\ \end {align*}

________________________________________________________________________________________

Mathematica [C]  time = 6.76, size = 3178, normalized size = 23.72 \[ \text {Result too large to show} \]

Warning: Unable to verify antiderivative.

[In]

Integrate[((a + a*Sin[e + f*x])^m*(A + B*Sin[e + f*x]))/(c - c*Sin[e + f*x])^(3/2),x]

[Out]

(2^(-3/2 - 2*m)*B*(-(4^m*Hypergeometric2F1[1, 2*m, 1 + 2*m, Cos[(-e + Pi/2 - f*x)/2]]) + Hypergeometric2F1[2*m
, 2*m, 1 + 2*m, (1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)/2]*(Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m))*(Cos[(e + f*x)/2] - Si
n[(e + f*x)/2])^3*(a + a*Sin[e + f*x])^m)/(f*m*(c - c*Sin[e + f*x])^(3/2)) - ((A + B)*(Cos[(-e + Pi/2 - f*x)/4
]^2)^(2*m)*(Cos[(e + f*x)/2] - Sin[(e + f*x)/2])^3*(a + a*Sin[e + f*x])^m*(AppellF1[1, -2*m, 2*m, 2, Tan[(-e +
 Pi/2 - f*x)/4]^2, -Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*(Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)*Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2
- (AppellF1[1, -2*m, 2*m, 2, Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]
^2*(Csc[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m))/(1 - Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)
^(2*m) + (2^(1 - 2*m)*AppellF1[1 + 2*m, 2*m, 1, 2 + 2*m, (1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)/2, 1 - Tan[(-e + Pi/
2 - f*x)/4]^2]*(-1 + Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^4)^(2*m))/(1 + 2*m)))/(8*Sqrt[2
]*f*(c - c*Sin[e + f*x])^(3/2)*(Cos[Pi/4 + (e - Pi/2 + f*x)/2] - Sin[Pi/4 + (e - Pi/2 + f*x)/2])^3*(-1/8*(m*Co
s[(-e + Pi/2 - f*x)/4]*(Cos[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(-1 + 2*m)*Sin[(-e + Pi/2 - f*x)/4]*(AppellF1[1, -2*m, 2*m
, 2, Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*(Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)*Tan[(-e + Pi/
2 - f*x)/4]^2 - (AppellF1[1, -2*m, 2*m, 2, Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Cot[(-e +
Pi/2 - f*x)/4]^2*(Csc[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m))/(1 - Cot[(-e + Pi/
2 - f*x)/4]^2)^(2*m) + (2^(1 - 2*m)*AppellF1[1 + 2*m, 2*m, 1, 2 + 2*m, (1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)/2, 1 -
 Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*(-1 + Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^4)^(2*m))/(1 + 2*
m)))/Sqrt[2] + ((Cos[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)*((AppellF1[1, -2*m, 2*m, 2, Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Ta
n[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*(Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(1 + 2*m)*Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4])/2 + m*AppellF1[1, -
2*m, 2*m, 2, Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*(Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)*Tan[(
-e + Pi/2 - f*x)/4]^3 + (Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)*Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2*(-1/2*(m*AppellF1[2, 1 -
 2*m, 2*m, 3, Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2*Tan[(-e + Pi
/2 - f*x)/4]) - (m*AppellF1[2, -2*m, 1 + 2*m, 3, Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Sec[
(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2*Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4])/2) + (m*AppellF1[1, -2*m, 2*m, 2, Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2,
 -Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^3*(Csc[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)*(1 - Tan[(-e + Pi/
2 - f*x)/4]^2)^(2*m))/(1 - Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m) + m*AppellF1[1, -2*m, 2*m, 2, Cot[(-e + Pi/2 - f*
x)/4]^2, -Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^3*(1 - Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(-1 - 2*m)*(
Csc[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(1 + 2*m)*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m) + (AppellF1[1, -2*m, 2*m, 2, Cot[
(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]*(Csc[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(1
+ 2*m)*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m))/(2*(1 - Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)) - (Cot[(-e + Pi/2 -
f*x)/4]^2*(Csc[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m)*((m*AppellF1[2, 1 - 2*m, 2*m, 3, Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Cot
[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]*Csc[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)/2 + (m*AppellF1[2, -2*m, 1 + 2*m
, 3, Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]*Csc[(-e + Pi/2 - f*x)/4
]^2)/2)*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m))/(1 - Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(2*m) + (m*AppellF1[1, -2*m,
2*m, 2, Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2, -Cot[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Csc[(-e + Pi/2 - f*x)/4]*(Csc[(-e + Pi/2 - f*
x)/4]^2)^(2*m)*Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)^(-1 + 2*m))/(1 - Cot[(-e + Pi/2 - f*x
)/4]^2)^(2*m) + (AppellF1[1 + 2*m, 2*m, 1, 2 + 2*m, (1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)/2, 1 - Tan[(-e + Pi/2 - f
*x)/4]^2]*Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2*Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^4)^(2*m))/(2^(2*m)
*(1 + 2*m)) + (2^(1 - 2*m)*(-1/2*((1 + 2*m)*AppellF1[2 + 2*m, 2*m, 2, 3 + 2*m, (1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2
)/2, 1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2*Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4])/(2 + 2*m) - (m*(1 +
2*m)*AppellF1[2 + 2*m, 1 + 2*m, 1, 3 + 2*m, (1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)/2, 1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2
]*Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2*Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4])/(2*(2 + 2*m)))*(-1 + Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)*(1 - T
an[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^4)^(2*m))/(1 + 2*m) - (2^(2 - 2*m)*m*AppellF1[1 + 2*m, 2*m, 1, 2 + 2*m, (1 - Tan[(-e +
 Pi/2 - f*x)/4]^2)/2, 1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2]*Sec[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2*Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^3*(-
1 + Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^2)*(1 - Tan[(-e + Pi/2 - f*x)/4]^4)^(-1 + 2*m))/(1 + 2*m)))/(8*Sqrt[2])))

________________________________________________________________________________________

fricas [F]  time = 0.50, size = 0, normalized size = 0.00 \[ {\rm integral}\left (-\frac {{\left (B \sin \left (f x + e\right ) + A\right )} \sqrt {-c \sin \left (f x + e\right ) + c} {\left (a \sin \left (f x + e\right ) + a\right )}^{m}}{c^{2} \cos \left (f x + e\right )^{2} + 2 \, c^{2} \sin \left (f x + e\right ) - 2 \, c^{2}}, x\right ) \]

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((a+a*sin(f*x+e))^m*(A+B*sin(f*x+e))/(c-c*sin(f*x+e))^(3/2),x, algorithm="fricas")

[Out]

integral(-(B*sin(f*x + e) + A)*sqrt(-c*sin(f*x + e) + c)*(a*sin(f*x + e) + a)^m/(c^2*cos(f*x + e)^2 + 2*c^2*si
n(f*x + e) - 2*c^2), x)

________________________________________________________________________________________

giac [F]  time = 0.00, size = 0, normalized size = 0.00 \[ \int \frac {{\left (B \sin \left (f x + e\right ) + A\right )} {\left (a \sin \left (f x + e\right ) + a\right )}^{m}}{{\left (-c \sin \left (f x + e\right ) + c\right )}^{\frac {3}{2}}}\,{d x} \]

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((a+a*sin(f*x+e))^m*(A+B*sin(f*x+e))/(c-c*sin(f*x+e))^(3/2),x, algorithm="giac")

[Out]

integrate((B*sin(f*x + e) + A)*(a*sin(f*x + e) + a)^m/(-c*sin(f*x + e) + c)^(3/2), x)

________________________________________________________________________________________

maple [F]  time = 1.01, size = 0, normalized size = 0.00 \[ \int \frac {\left (a +a \sin \left (f x +e \right )\right )^{m} \left (A +B \sin \left (f x +e \right )\right )}{\left (c -c \sin \left (f x +e \right )\right )^{\frac {3}{2}}}\, dx \]

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

int((a+a*sin(f*x+e))^m*(A+B*sin(f*x+e))/(c-c*sin(f*x+e))^(3/2),x)

[Out]

int((a+a*sin(f*x+e))^m*(A+B*sin(f*x+e))/(c-c*sin(f*x+e))^(3/2),x)

________________________________________________________________________________________

maxima [F]  time = 0.00, size = 0, normalized size = 0.00 \[ \int \frac {{\left (B \sin \left (f x + e\right ) + A\right )} {\left (a \sin \left (f x + e\right ) + a\right )}^{m}}{{\left (-c \sin \left (f x + e\right ) + c\right )}^{\frac {3}{2}}}\,{d x} \]

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((a+a*sin(f*x+e))^m*(A+B*sin(f*x+e))/(c-c*sin(f*x+e))^(3/2),x, algorithm="maxima")

[Out]

integrate((B*sin(f*x + e) + A)*(a*sin(f*x + e) + a)^m/(-c*sin(f*x + e) + c)^(3/2), x)

________________________________________________________________________________________

mupad [F]  time = 0.00, size = -1, normalized size = -0.01 \[ \int \frac {\left (A+B\,\sin \left (e+f\,x\right )\right )\,{\left (a+a\,\sin \left (e+f\,x\right )\right )}^m}{{\left (c-c\,\sin \left (e+f\,x\right )\right )}^{3/2}} \,d x \]

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

int(((A + B*sin(e + f*x))*(a + a*sin(e + f*x))^m)/(c - c*sin(e + f*x))^(3/2),x)

[Out]

int(((A + B*sin(e + f*x))*(a + a*sin(e + f*x))^m)/(c - c*sin(e + f*x))^(3/2), x)

________________________________________________________________________________________

sympy [F]  time = 0.00, size = 0, normalized size = 0.00 \[ \int \frac {\left (a \left (\sin {\left (e + f x \right )} + 1\right )\right )^{m} \left (A + B \sin {\left (e + f x \right )}\right )}{\left (- c \left (\sin {\left (e + f x \right )} - 1\right )\right )^{\frac {3}{2}}}\, dx \]

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((a+a*sin(f*x+e))**m*(A+B*sin(f*x+e))/(c-c*sin(f*x+e))**(3/2),x)

[Out]

Integral((a*(sin(e + f*x) + 1))**m*(A + B*sin(e + f*x))/(-c*(sin(e + f*x) - 1))**(3/2), x)

________________________________________________________________________________________