3.4.5 \(\int \frac {(d \sec (e+f x))^n}{\sqrt {1+\sec (e+f x)}} \, dx\) [305]

Optimal. Leaf size=73 \[ -\frac {F_1\left (n;\frac {1}{2},1;1+n;\sec (e+f x),-\sec (e+f x)\right ) (d \sec (e+f x))^n \tan (e+f x)}{f n \sqrt {1-\sec (e+f x)} \sqrt {1+\sec (e+f x)}} \]

[Out]

-AppellF1(n,1,1/2,1+n,-sec(f*x+e),sec(f*x+e))*(d*sec(f*x+e))^n*tan(f*x+e)/f/n/(1-sec(f*x+e))^(1/2)/(1+sec(f*x+
e))^(1/2)

________________________________________________________________________________________

Rubi [A]
time = 0.05, antiderivative size = 73, normalized size of antiderivative = 1.00, number of steps used = 2, number of rules used = 2, integrand size = 23, \(\frac {\text {number of rules}}{\text {integrand size}}\) = 0.087, Rules used = {3912, 138} \begin {gather*} -\frac {\tan (e+f x) F_1\left (n;\frac {1}{2},1;n+1;\sec (e+f x),-\sec (e+f x)\right ) (d \sec (e+f x))^n}{f n \sqrt {1-\sec (e+f x)} \sqrt {\sec (e+f x)+1}} \end {gather*}

Antiderivative was successfully verified.

[In]

Int[(d*Sec[e + f*x])^n/Sqrt[1 + Sec[e + f*x]],x]

[Out]

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

Rule 138

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

Rule 3912

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]

Rubi steps

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

________________________________________________________________________________________

Mathematica [B] Leaf count is larger than twice the leaf count of optimal. \(2951\) vs. \(2(73)=146\).
time = 6.21, size = 2951, normalized size = 40.42 \begin {gather*} \text {Result too large to show} \end {gather*}

Warning: Unable to verify antiderivative.

[In]

Integrate[(d*Sec[e + f*x])^n/Sqrt[1 + Sec[e + f*x]],x]

[Out]

(3*Sqrt[2]*AppellF1[1/2, -1/2 + 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 + (-1 + 2*n)/2)*(d*Sec[e + f*x])^n*(Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x])^n*Tan[(e + f*x)/2
])/(f*(3*AppellF1[1/2, -1/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3
/2, -1/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-1 + 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, -1/2 + 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])^n*Sqrt[1 + Sec[e + f*x]])/(Sqrt[2]*(3*AppellF1[1/2, -1/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*
x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-1 + 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*Sqrt
[2]*AppellF1[1/2, -1/2 + 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])^n*Sqrt[1 + Sec[e + f*x]]*Sin[e + f*x]*Tan[(e + f*x)/2])/(3*AppellF1[1/2, -1/2 + n,
 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e
 + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-1 + 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*Sqrt[2]*n*AppellF1[1/2, -1/2 + 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])^n*Sqrt[1 + Sec[e + f*x]
]*Tan[(e + f*x)/2]^2)/(3*AppellF1[1/2, -1/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1
 + n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-1 + 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*Sqrt[2]*Cos[e + f*x]*(
Sec[(e + f*x)/2]^2)^n*(Cos[(e + f*x)/2]^2*Sec[e + f*x])^n*Sqrt[1 + Sec[e + f*x]]*Tan[(e + f*x)/2]*(-1/3*((1 -
n)*AppellF1[3/2, -1/2 + 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]) + ((-1/2 + 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))/(3*AppellF1[1/2, -1/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] +
(2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-1 + 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*Sqrt[2]*AppellF1
[1/2, -1/2 + 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])^n*Sqrt[1 + Sec[e + f*x]]*Tan[(e + f*x)/2]*((2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 2
- n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-1 + 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*(-1/3*((1 - n)*AppellF1[3/2, -1/2 + 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]) + ((-1/2 + n)*Appell
F1[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, -1/2 + 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*(-1/2 + 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) + (-1 + 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, 3/2 + 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, -1/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 +
n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (-1 + 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 + (3*AppellF1[1/2, -1/2 + 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])
^n*Tan[(e + f*x)/2]*Tan[e + f*x])/(Sqrt[2]*Sqrt[1 + Sec[e + f*x]]*(3*AppellF1[1/2, -1/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(
e + f*x)/2]^2, -Tan[(e + f*x)/2]^2] + (2*(-1 + n)*AppellF1[3/2, -1/2 + n, 2 - n, 5/2, Tan[(e + f*x)/2]^2, -Tan
[(e + f*x)/2]^2] + (-1 + 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*Sqrt[2]*n*AppellF1[1/2, -1/2 + 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 + n)*Sqrt[1 + Sec[e + f*x]]*Tan[(e +
 f*x)/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*AppellF1[1/2, -1/2 + n, 1 - n, 3/2, Tan[(e + ...

________________________________________________________________________________________

Maple [F]
time = 0.07, size = 0, normalized size = 0.00 \[\int \frac {\left (d \sec \left (f x +e \right )\right )^{n}}{\sqrt {1+\sec \left (f x +e \right )}}\, dx\]

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

int((d*sec(f*x+e))^n/(1+sec(f*x+e))^(1/2),x)

[Out]

int((d*sec(f*x+e))^n/(1+sec(f*x+e))^(1/2),x)

________________________________________________________________________________________

Maxima [F]
time = 0.00, size = 0, normalized size = 0.00 \begin {gather*} \text {Failed to integrate} \end {gather*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((d*sec(f*x+e))^n/(1+sec(f*x+e))^(1/2),x, algorithm="maxima")

[Out]

integrate((d*sec(f*x + e))^n/sqrt(sec(f*x + e) + 1), x)

________________________________________________________________________________________

Fricas [F]
time = 0.00, size = 0, normalized size = 0.00 \begin {gather*} \text {could not integrate} \end {gather*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((d*sec(f*x+e))^n/(1+sec(f*x+e))^(1/2),x, algorithm="fricas")

[Out]

integral((d*sec(f*x + e))^n/sqrt(sec(f*x + e) + 1), x)

________________________________________________________________________________________

Sympy [F]
time = 0.00, size = 0, normalized size = 0.00 \begin {gather*} \int \frac {\left (d \sec {\left (e + f x \right )}\right )^{n}}{\sqrt {\sec {\left (e + f x \right )} + 1}}\, dx \end {gather*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((d*sec(f*x+e))**n/(1+sec(f*x+e))**(1/2),x)

[Out]

Integral((d*sec(e + f*x))**n/sqrt(sec(e + f*x) + 1), x)

________________________________________________________________________________________

Giac [F]
time = 0.00, size = 0, normalized size = 0.00 \begin {gather*} \text {could not integrate} \end {gather*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

integrate((d*sec(f*x+e))^n/(1+sec(f*x+e))^(1/2),x, algorithm="giac")

[Out]

integrate((d*sec(f*x + e))^n/sqrt(sec(f*x + e) + 1), x)

________________________________________________________________________________________

Mupad [F]
time = 0.00, size = -1, normalized size = -0.01 \begin {gather*} \int \frac {{\left (\frac {d}{\cos \left (e+f\,x\right )}\right )}^n}{\sqrt {\frac {1}{\cos \left (e+f\,x\right )}+1}} \,d x \end {gather*}

Verification of antiderivative is not currently implemented for this CAS.

[In]

int((d/cos(e + f*x))^n/(1/cos(e + f*x) + 1)^(1/2),x)

[Out]

int((d/cos(e + f*x))^n/(1/cos(e + f*x) + 1)^(1/2), x)

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