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Integral de xarctgx-ln(1+x^2) dx

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
 pi                             
 --                             
 6                              
  /                             
 |                              
 |  /               /     2\\   
 |  \x*atan(x) - log\1 + x // dx
 |                              
/                               
x                               
-                               
6                               
x6π6(xatan(x)log(x2+1))dx\int\limits_{\frac{x}{6}}^{\frac{\pi}{6}} \left(x \operatorname{atan}{\left(x \right)} - \log{\left(x^{2} + 1 \right)}\right)\, dx
Integral(x*atan(x) - log(1 + x^2), (x, x/6, pi/6))
Solución detallada
  1. Integramos término a término:

    1. Usamos la integración por partes:

      udv=uvvdu\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}

      que u(x)=atan(x)u{\left(x \right)} = \operatorname{atan}{\left(x \right)} y que dv(x)=x\operatorname{dv}{\left(x \right)} = x.

      Entonces du(x)=1x2+1\operatorname{du}{\left(x \right)} = \frac{1}{x^{2} + 1}.

      Para buscar v(x)v{\left(x \right)}:

      1. Integral xnx^{n} es xn+1n+1\frac{x^{n + 1}}{n + 1} when n1n \neq -1:

        xdx=x22\int x\, dx = \frac{x^{2}}{2}

      Ahora resolvemos podintegral.

    2. La integral del producto de una función por una constante es la constante por la integral de esta función:

      x22(x2+1)dx=x2x2+1dx2\int \frac{x^{2}}{2 \left(x^{2} + 1\right)}\, dx = \frac{\int \frac{x^{2}}{x^{2} + 1}\, dx}{2}

      1. Vuelva a escribir el integrando:

        x2x2+1=11x2+1\frac{x^{2}}{x^{2} + 1} = 1 - \frac{1}{x^{2} + 1}

      2. Integramos término a término:

        1. La integral de las constantes tienen esta constante multiplicada por la variable de integración:

          1dx=x\int 1\, dx = x

        1. La integral del producto de una función por una constante es la constante por la integral de esta función:

          (1x2+1)dx=1x2+1dx\int \left(- \frac{1}{x^{2} + 1}\right)\, dx = - \int \frac{1}{x^{2} + 1}\, dx

            PieceweseRule(subfunctions=[(ArctanRule(a=1, b=1, c=1, context=1/(x**2 + 1), symbol=x), True), (ArccothRule(a=1, b=1, c=1, context=1/(x**2 + 1), symbol=x), False), (ArctanhRule(a=1, b=1, c=1, context=1/(x**2 + 1), symbol=x), False)], context=1/(x**2 + 1), symbol=x)

          Por lo tanto, el resultado es: atan(x)- \operatorname{atan}{\left(x \right)}

        El resultado es: xatan(x)x - \operatorname{atan}{\left(x \right)}

      Por lo tanto, el resultado es: x2atan(x)2\frac{x}{2} - \frac{\operatorname{atan}{\left(x \right)}}{2}

    1. La integral del producto de una función por una constante es la constante por la integral de esta función:

      (log(x2+1))dx=log(x2+1)dx\int \left(- \log{\left(x^{2} + 1 \right)}\right)\, dx = - \int \log{\left(x^{2} + 1 \right)}\, dx

      1. Usamos la integración por partes:

        udv=uvvdu\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}

        que u(x)=log(x2+1)u{\left(x \right)} = \log{\left(x^{2} + 1 \right)} y que dv(x)=1\operatorname{dv}{\left(x \right)} = 1.

        Entonces du(x)=2xx2+1\operatorname{du}{\left(x \right)} = \frac{2 x}{x^{2} + 1}.

        Para buscar v(x)v{\left(x \right)}:

        1. La integral de las constantes tienen esta constante multiplicada por la variable de integración:

          1dx=x\int 1\, dx = x

        Ahora resolvemos podintegral.

      2. La integral del producto de una función por una constante es la constante por la integral de esta función:

        2x2x2+1dx=2x2x2+1dx\int \frac{2 x^{2}}{x^{2} + 1}\, dx = 2 \int \frac{x^{2}}{x^{2} + 1}\, dx

        1. Vuelva a escribir el integrando:

          x2x2+1=11x2+1\frac{x^{2}}{x^{2} + 1} = 1 - \frac{1}{x^{2} + 1}

        2. Integramos término a término:

          1. La integral de las constantes tienen esta constante multiplicada por la variable de integración:

            1dx=x\int 1\, dx = x

          1. La integral del producto de una función por una constante es la constante por la integral de esta función:

            (1x2+1)dx=1x2+1dx\int \left(- \frac{1}{x^{2} + 1}\right)\, dx = - \int \frac{1}{x^{2} + 1}\, dx

              PieceweseRule(subfunctions=[(ArctanRule(a=1, b=1, c=1, context=1/(x**2 + 1), symbol=x), True), (ArccothRule(a=1, b=1, c=1, context=1/(x**2 + 1), symbol=x), False), (ArctanhRule(a=1, b=1, c=1, context=1/(x**2 + 1), symbol=x), False)], context=1/(x**2 + 1), symbol=x)

            Por lo tanto, el resultado es: atan(x)- \operatorname{atan}{\left(x \right)}

          El resultado es: xatan(x)x - \operatorname{atan}{\left(x \right)}

        Por lo tanto, el resultado es: 2x2atan(x)2 x - 2 \operatorname{atan}{\left(x \right)}

      Por lo tanto, el resultado es: xlog(x2+1)+2x2atan(x)- x \log{\left(x^{2} + 1 \right)} + 2 x - 2 \operatorname{atan}{\left(x \right)}

    El resultado es: x2atan(x)2xlog(x2+1)+3x23atan(x)2\frac{x^{2} \operatorname{atan}{\left(x \right)}}{2} - x \log{\left(x^{2} + 1 \right)} + \frac{3 x}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(x \right)}}{2}

  2. Añadimos la constante de integración:

    x2atan(x)2xlog(x2+1)+3x23atan(x)2+constant\frac{x^{2} \operatorname{atan}{\left(x \right)}}{2} - x \log{\left(x^{2} + 1 \right)} + \frac{3 x}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(x \right)}}{2}+ \mathrm{constant}


Respuesta:

x2atan(x)2xlog(x2+1)+3x23atan(x)2+constant\frac{x^{2} \operatorname{atan}{\left(x \right)}}{2} - x \log{\left(x^{2} + 1 \right)} + \frac{3 x}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(x \right)}}{2}+ \mathrm{constant}

Respuesta (Indefinida) [src]
  /                                                                               
 |                                                       2                        
 | /               /     2\\          3*atan(x)   3*x   x *atan(x)        /     2\
 | \x*atan(x) - log\1 + x // dx = C - --------- + --- + ---------- - x*log\1 + x /
 |                                        2        2        2                     
/                                                                                 
(xatan(x)log(x2+1))dx=C+x2atan(x)2xlog(x2+1)+3x23atan(x)2\int \left(x \operatorname{atan}{\left(x \right)} - \log{\left(x^{2} + 1 \right)}\right)\, dx = C + \frac{x^{2} \operatorname{atan}{\left(x \right)}}{2} - x \log{\left(x^{2} + 1 \right)} + \frac{3 x}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(x \right)}}{2}
Respuesta [src]
                                          /      2\                     /     2\               
        /pi\                  /x\         |    pi |    2     /x\        |    x |     2     /pi\
  3*atan|--|            3*atan|-|   pi*log|1 + ---|   x *atan|-|   x*log|1 + --|   pi *atan|--|
        \6 /   x   pi         \6/         \     36/          \6/        \    36/           \6 /
- ---------- - - + -- + --------- - --------------- - ---------- + ------------- + ------------
      2        4   4        2              6              72             6              72     
x2atan(x6)72+xlog(x236+1)6x4+3atan(x6)23atan(π6)2πlog(π236+1)6+π2atan(π6)72+π4- \frac{x^{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{6} \right)}}{72} + \frac{x \log{\left(\frac{x^{2}}{36} + 1 \right)}}{6} - \frac{x}{4} + \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{6} \right)}}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{\pi}{6} \right)}}{2} - \frac{\pi \log{\left(\frac{\pi^{2}}{36} + 1 \right)}}{6} + \frac{\pi^{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\pi}{6} \right)}}{72} + \frac{\pi}{4}
=
=
                                          /      2\                     /     2\               
        /pi\                  /x\         |    pi |    2     /x\        |    x |     2     /pi\
  3*atan|--|            3*atan|-|   pi*log|1 + ---|   x *atan|-|   x*log|1 + --|   pi *atan|--|
        \6 /   x   pi         \6/         \     36/          \6/        \    36/           \6 /
- ---------- - - + -- + --------- - --------------- - ---------- + ------------- + ------------
      2        4   4        2              6              72             6              72     
x2atan(x6)72+xlog(x236+1)6x4+3atan(x6)23atan(π6)2πlog(π236+1)6+π2atan(π6)72+π4- \frac{x^{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{6} \right)}}{72} + \frac{x \log{\left(\frac{x^{2}}{36} + 1 \right)}}{6} - \frac{x}{4} + \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{6} \right)}}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{\pi}{6} \right)}}{2} - \frac{\pi \log{\left(\frac{\pi^{2}}{36} + 1 \right)}}{6} + \frac{\pi^{2} \operatorname{atan}{\left(\frac{\pi}{6} \right)}}{72} + \frac{\pi}{4}
-3*atan(pi/6)/2 - x/4 + pi/4 + 3*atan(x/6)/2 - pi*log(1 + pi^2/36)/6 - x^2*atan(x/6)/72 + x*log(1 + x^2/36)/6 + pi^2*atan(pi/6)/72

    Estos ejemplos se pueden aplicar para introducción de los límites de integración inferior y superior.