Te voy a dar dos preguntas similares a esta. En una con el cambio de la secante dejé la integral hastiado en determinado momento y en la segunda la rematé.
Problema de integración por sustitución trigonométrica
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¿Cómo resolver la integral? Con procedimiento
En la primera pregunta me equivoqué en el método hiperbolico porque cambié la función sin darme cuenta e hice otra muy sencilla que no era la pedida. Aquí lo haré bien:
$$\begin{align}&\int \frac{x^2}{\sqrt{x^2-4}}dx=\\&\\&x=2ch\;t\qquad\text{(ch es cosh super abreviado)}\\&\\&dx=2sh\,t\,dt\quad\text{(y sh es senh}\\&\\&\int \frac{4ch^2t}{\sqrt{4ch^2t-4}}·2sh\,tdt=\\&\\&8\int \frac{ch^2t·sh\,t}{2 \sqrt{ch^2t-1}}dt=\\&\\&4\int \frac{ch^2t·sh\,t}{sh\,t}dt=\\&\\&4\int ch^2t\;dt=\\&\\&4\int\left(\frac 12+\frac{ch\,2t}{2} \right)dt=\\&\\&2t+sh \,2t+C=\\&2t + 2sht·cht+C=\\&\\&\text{tenemos que }t=argch \frac x2\\&\\&2argch \frac x2+2sh\left(argch \frac x2\right)·\frac x2+C=\\&\\&2argch \frac x2+2sh\left(argsh \sqrt{\frac{x^2}{4}+1} \right)·\frac x2+C=\\&\\&2argch \frac x2+x \sqrt{\frac{x^2}{4}+1}+C=\\&\\&2 argch \frac x2+\frac x2 \sqrt{x^2+4}+C=\\&\\&\text{y de acuaerdo con la filosofía del cambio se tendría}\\&\text{que dejar así, pero se puede cambiar sabiendo que}\\&argch\,x = ln(x+ \sqrt{x^2-1})\\&\\&= 2ln\left(\frac x2+\sqrt{ \frac{x^2}{4}-1} \right)+\frac x2 \sqrt{x^2+4}+C=\\&\\&2ln\left(\frac {x+\sqrt{x^2-4}}{2} \right)+\frac x2 \sqrt{x^2+4}+C=\\&\\&2ln\left(x+\sqrt{x^2-4} \right)-2ln2+\frac x2 \sqrt{x^2+4}+C=\\&\\&\text{pero 2ln2 es una constante, la C se la engulle}\\&\\&2ln\left(x+\sqrt{x^2-4} \right)+\frac x2 \sqrt{x^2+4}+C\end{align}$$
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