Tienes una expresión algebraica fraccionaria,
cuyo numerador es: P(x) = x4 - 2x3 + 3x2 - x + 3,
y cuyo denominador es: Q(x) = x2 - 2x2 + 3x = x(x2-2x+3);
luego, efectúas la división, y el cociente queda: C(x) = x, y el resto queda: R(x) = -x + 3.
Luego, puedes estandarizar la expresión de la función a integrar:
f(x) = P(x)/Q(x) = C(x) + R(x)/Q(x), sustituyes expresiones, y queda:
f(x) = x + (-x+3) / x(x2-2x+3) (*).
Luego, observa que el primer término es integrable en forma directa,
y observa que para integrar el segundo término debes aplicar el Método de las Fracciones Parciales:
(-x+3) / x(x2-2x+3) = a/x + (bx+c)/(x2-2x+3) = ( a(x2-2x+3) + (bx+c)x ) / x(x2-2x+3) (**);
luego, igualas los numeradores remarcados (observa que los denominadores son iguales),
y tienes la igualdad entre polinomios:
a(x2-2x+3) + (bx+c)x = -x+3;
luego, evalúas para tres valores reales (elegimos: x = 0, x = 1 y x = -1), y tienes el sistema de ecuaciones:
3a = 3, aquí haces pasaje de factor como divisor, y queda: a = 1,
2a + b + c = 2,
6a + b - c = 4;
luego, reemplazas el valor remarcado en las dos ecuaciones, haces pasajes de términos, y queda:
b + c = 0, aquí haces pasaje de término, y queda: c = -b (1),
b - c = -2,
sustituyes la expresión señalada (1) en la última ecuación, reduces términos semejantes, haces pasaje de factor como divisor, y queda: b = -1;
luego sustituyes el último valor remarcado en la ecuación señalada (1), y queda: c = 1;
luego, reemplazas en la expresión señalada (**), y el término fraccionario de la expresión de la función a integrar queda:
(-x+3) / x(x2-2x+3) = 1/x + (-x+1)/(x2-2x+3) = 1/x - (x-1)/(x2-2x+3);
luego sustituyes en la expresión estandarizada completa de la función a integrar señalada (*), y queda:
f(x) = x + 1/x - (x-1)/(x2-2x+3) = x + 1/x - (x-1)/( x2-2x+1 + 2 ) = x + 1/x - (x-1)/( (x-1)2+2).
Luego, plantea la integral, a la que puedes separar en tres términos, de los que damos los resultados de los dos primeros, y dejamos expresada la integral del tercero:
I = ∫ f(x)*dx = x2/2 + ln|x| - ∫ ( (x-1)/( (x-1)2+2) )*dx;
luego, plantea la sustitución (cambio de variable) x = w+1,
de donde tienes: dx = dw, y también tienes: x-1 = w (2);
luego, sustituyes en la integral que queda por resolver, y queda:
I = x2/2 + ln|x| - ∫ ( w/(w2+2) )*dw,
luego, multiplicas por (1/2) y por 2 en la integral que queda por resolver, y queda:
I = x2/2 + ln|x| - (1/2)*∫ ( 2w/(w2+2) )*dw;
luego, plantea la sustitución (cambio de variable):
p = w2+2 (3), de donde tienes dp = 2w*dw,
luego, sustituyes en la integral que queda por resolver, y queda:
I = x2/2 + ln|x| - (1/2)*∫ (1/p)*dp;
luego, integras en el último término, y queda:
I = x2/2 + ln|x| - (1/2)*ln|p| + C;
luego, sustituyes la expresión señalada (3), y queda:
I = x2/2 + ln|x| - (1/2)*ln|w2+2| + C;
luego, sustituyes la expresión señalada (2), y queda:
I = x2/2 + ln|x| - (1/2)*ln|(x-1)2+2| + C.
Espero haberte ayudado.