Sr Examen

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Integral de 1/((x^2-1)^2) dx

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
  1             
  /             
 |              
 |      1       
 |  --------- dx
 |          2   
 |  / 2    \    
 |  \x  - 1/    
 |              
/               
0               
011(x21)2dx\int\limits_{0}^{1} \frac{1}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}}\, dx
Integral(1/((x^2 - 1)^2), (x, 0, 1))
Solución detallada
  1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

    Método #1

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      1(x21)2=14(x+1)+14(x+1)214(x1)+14(x1)2\frac{1}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} = \frac{1}{4 \left(x + 1\right)} + \frac{1}{4 \left(x + 1\right)^{2}} - \frac{1}{4 \left(x - 1\right)} + \frac{1}{4 \left(x - 1\right)^{2}}

    2. Integramos término a término:

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

        14(x+1)dx=1x+1dx4\int \frac{1}{4 \left(x + 1\right)}\, dx = \frac{\int \frac{1}{x + 1}\, dx}{4}

        1. que u=x+1u = x + 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1udu\int \frac{1}{u}\, du

          1. Integral 1u\frac{1}{u} es log(u)\log{\left(u \right)}.

          Si ahora sustituir uu más en:

          log(x+1)\log{\left(x + 1 \right)}

        Por lo tanto, el resultado es: log(x+1)4\frac{\log{\left(x + 1 \right)}}{4}

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

        14(x+1)2dx=1(x+1)2dx4\int \frac{1}{4 \left(x + 1\right)^{2}}\, dx = \frac{\int \frac{1}{\left(x + 1\right)^{2}}\, dx}{4}

        1. que u=x+1u = x + 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1u2du\int \frac{1}{u^{2}}\, du

          1. Integral unu^{n} es un+1n+1\frac{u^{n + 1}}{n + 1} when n1n \neq -1:

            1u2du=1u\int \frac{1}{u^{2}}\, du = - \frac{1}{u}

          Si ahora sustituir uu más en:

          1x+1- \frac{1}{x + 1}

        Por lo tanto, el resultado es: 14(x+1)- \frac{1}{4 \left(x + 1\right)}

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

        (14(x1))dx=1x1dx4\int \left(- \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}\right)\, dx = - \frac{\int \frac{1}{x - 1}\, dx}{4}

        1. que u=x1u = x - 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1udu\int \frac{1}{u}\, du

          1. Integral 1u\frac{1}{u} es log(u)\log{\left(u \right)}.

          Si ahora sustituir uu más en:

          log(x1)\log{\left(x - 1 \right)}

        Por lo tanto, el resultado es: log(x1)4- \frac{\log{\left(x - 1 \right)}}{4}

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

        14(x1)2dx=1(x1)2dx4\int \frac{1}{4 \left(x - 1\right)^{2}}\, dx = \frac{\int \frac{1}{\left(x - 1\right)^{2}}\, dx}{4}

        1. que u=x1u = x - 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1u2du\int \frac{1}{u^{2}}\, du

          1. Integral unu^{n} es un+1n+1\frac{u^{n + 1}}{n + 1} when n1n \neq -1:

            1u2du=1u\int \frac{1}{u^{2}}\, du = - \frac{1}{u}

          Si ahora sustituir uu más en:

          1x1- \frac{1}{x - 1}

        Por lo tanto, el resultado es: 14(x1)- \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}

      El resultado es: log(x1)4+log(x+1)414(x+1)14(x1)- \frac{\log{\left(x - 1 \right)}}{4} + \frac{\log{\left(x + 1 \right)}}{4} - \frac{1}{4 \left(x + 1\right)} - \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}

    Método #2

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      1(x21)2=1x42x2+1\frac{1}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} = \frac{1}{x^{4} - 2 x^{2} + 1}

    2. Vuelva a escribir el integrando:

      1x42x2+1=14(x+1)+14(x+1)214(x1)+14(x1)2\frac{1}{x^{4} - 2 x^{2} + 1} = \frac{1}{4 \left(x + 1\right)} + \frac{1}{4 \left(x + 1\right)^{2}} - \frac{1}{4 \left(x - 1\right)} + \frac{1}{4 \left(x - 1\right)^{2}}

    3. Integramos término a término:

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

        14(x+1)dx=1x+1dx4\int \frac{1}{4 \left(x + 1\right)}\, dx = \frac{\int \frac{1}{x + 1}\, dx}{4}

        1. que u=x+1u = x + 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1udu\int \frac{1}{u}\, du

          1. Integral 1u\frac{1}{u} es log(u)\log{\left(u \right)}.

          Si ahora sustituir uu más en:

          log(x+1)\log{\left(x + 1 \right)}

        Por lo tanto, el resultado es: log(x+1)4\frac{\log{\left(x + 1 \right)}}{4}

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

        14(x+1)2dx=1(x+1)2dx4\int \frac{1}{4 \left(x + 1\right)^{2}}\, dx = \frac{\int \frac{1}{\left(x + 1\right)^{2}}\, dx}{4}

        1. que u=x+1u = x + 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1u2du\int \frac{1}{u^{2}}\, du

          1. Integral unu^{n} es un+1n+1\frac{u^{n + 1}}{n + 1} when n1n \neq -1:

            1u2du=1u\int \frac{1}{u^{2}}\, du = - \frac{1}{u}

          Si ahora sustituir uu más en:

          1x+1- \frac{1}{x + 1}

        Por lo tanto, el resultado es: 14(x+1)- \frac{1}{4 \left(x + 1\right)}

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

        (14(x1))dx=1x1dx4\int \left(- \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}\right)\, dx = - \frac{\int \frac{1}{x - 1}\, dx}{4}

        1. que u=x1u = x - 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1udu\int \frac{1}{u}\, du

          1. Integral 1u\frac{1}{u} es log(u)\log{\left(u \right)}.

          Si ahora sustituir uu más en:

          log(x1)\log{\left(x - 1 \right)}

        Por lo tanto, el resultado es: log(x1)4- \frac{\log{\left(x - 1 \right)}}{4}

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

        14(x1)2dx=1(x1)2dx4\int \frac{1}{4 \left(x - 1\right)^{2}}\, dx = \frac{\int \frac{1}{\left(x - 1\right)^{2}}\, dx}{4}

        1. que u=x1u = x - 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1u2du\int \frac{1}{u^{2}}\, du

          1. Integral unu^{n} es un+1n+1\frac{u^{n + 1}}{n + 1} when n1n \neq -1:

            1u2du=1u\int \frac{1}{u^{2}}\, du = - \frac{1}{u}

          Si ahora sustituir uu más en:

          1x1- \frac{1}{x - 1}

        Por lo tanto, el resultado es: 14(x1)- \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}

      El resultado es: log(x1)4+log(x+1)414(x+1)14(x1)- \frac{\log{\left(x - 1 \right)}}{4} + \frac{\log{\left(x + 1 \right)}}{4} - \frac{1}{4 \left(x + 1\right)} - \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}

    Método #3

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      1(x21)2=1x42x2+1\frac{1}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} = \frac{1}{x^{4} - 2 x^{2} + 1}

    2. Vuelva a escribir el integrando:

      1x42x2+1=14(x+1)+14(x+1)214(x1)+14(x1)2\frac{1}{x^{4} - 2 x^{2} + 1} = \frac{1}{4 \left(x + 1\right)} + \frac{1}{4 \left(x + 1\right)^{2}} - \frac{1}{4 \left(x - 1\right)} + \frac{1}{4 \left(x - 1\right)^{2}}

    3. Integramos término a término:

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

        14(x+1)dx=1x+1dx4\int \frac{1}{4 \left(x + 1\right)}\, dx = \frac{\int \frac{1}{x + 1}\, dx}{4}

        1. que u=x+1u = x + 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1udu\int \frac{1}{u}\, du

          1. Integral 1u\frac{1}{u} es log(u)\log{\left(u \right)}.

          Si ahora sustituir uu más en:

          log(x+1)\log{\left(x + 1 \right)}

        Por lo tanto, el resultado es: log(x+1)4\frac{\log{\left(x + 1 \right)}}{4}

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

        14(x+1)2dx=1(x+1)2dx4\int \frac{1}{4 \left(x + 1\right)^{2}}\, dx = \frac{\int \frac{1}{\left(x + 1\right)^{2}}\, dx}{4}

        1. que u=x+1u = x + 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1u2du\int \frac{1}{u^{2}}\, du

          1. Integral unu^{n} es un+1n+1\frac{u^{n + 1}}{n + 1} when n1n \neq -1:

            1u2du=1u\int \frac{1}{u^{2}}\, du = - \frac{1}{u}

          Si ahora sustituir uu más en:

          1x+1- \frac{1}{x + 1}

        Por lo tanto, el resultado es: 14(x+1)- \frac{1}{4 \left(x + 1\right)}

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

        (14(x1))dx=1x1dx4\int \left(- \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}\right)\, dx = - \frac{\int \frac{1}{x - 1}\, dx}{4}

        1. que u=x1u = x - 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1udu\int \frac{1}{u}\, du

          1. Integral 1u\frac{1}{u} es log(u)\log{\left(u \right)}.

          Si ahora sustituir uu más en:

          log(x1)\log{\left(x - 1 \right)}

        Por lo tanto, el resultado es: log(x1)4- \frac{\log{\left(x - 1 \right)}}{4}

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

        14(x1)2dx=1(x1)2dx4\int \frac{1}{4 \left(x - 1\right)^{2}}\, dx = \frac{\int \frac{1}{\left(x - 1\right)^{2}}\, dx}{4}

        1. que u=x1u = x - 1.

          Luego que du=dxdu = dx y ponemos dudu:

          1u2du\int \frac{1}{u^{2}}\, du

          1. Integral unu^{n} es un+1n+1\frac{u^{n + 1}}{n + 1} when n1n \neq -1:

            1u2du=1u\int \frac{1}{u^{2}}\, du = - \frac{1}{u}

          Si ahora sustituir uu más en:

          1x1- \frac{1}{x - 1}

        Por lo tanto, el resultado es: 14(x1)- \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}

      El resultado es: log(x1)4+log(x+1)414(x+1)14(x1)- \frac{\log{\left(x - 1 \right)}}{4} + \frac{\log{\left(x + 1 \right)}}{4} - \frac{1}{4 \left(x + 1\right)} - \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}

  2. Ahora simplificar:

    2x+(x1)(x+1)(log(x1)+log(x+1))4(x1)(x+1)\frac{- 2 x + \left(x - 1\right) \left(x + 1\right) \left(- \log{\left(x - 1 \right)} + \log{\left(x + 1 \right)}\right)}{4 \left(x - 1\right) \left(x + 1\right)}

  3. Añadimos la constante de integración:

    2x+(x1)(x+1)(log(x1)+log(x+1))4(x1)(x+1)+constant\frac{- 2 x + \left(x - 1\right) \left(x + 1\right) \left(- \log{\left(x - 1 \right)} + \log{\left(x + 1 \right)}\right)}{4 \left(x - 1\right) \left(x + 1\right)}+ \mathrm{constant}


Respuesta:

2x+(x1)(x+1)(log(x1)+log(x+1))4(x1)(x+1)+constant\frac{- 2 x + \left(x - 1\right) \left(x + 1\right) \left(- \log{\left(x - 1 \right)} + \log{\left(x + 1 \right)}\right)}{4 \left(x - 1\right) \left(x + 1\right)}+ \mathrm{constant}

Respuesta (Indefinida) [src]
  /                                                                    
 |                                                                     
 |     1                  1           1        log(-1 + x)   log(1 + x)
 | --------- dx = C - --------- - ---------- - ----------- + ----------
 |         2          4*(1 + x)   4*(-1 + x)        4            4     
 | / 2    \                                                            
 | \x  - 1/                                                            
 |                                                                     
/                                                                      
1(x21)2dx=Clog(x1)4+log(x+1)414(x+1)14(x1)\int \frac{1}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}}\, dx = C - \frac{\log{\left(x - 1 \right)}}{4} + \frac{\log{\left(x + 1 \right)}}{4} - \frac{1}{4 \left(x + 1\right)} - \frac{1}{4 \left(x - 1\right)}
Gráfica
0.001.000.100.200.300.400.500.600.700.800.90050000000
Respuesta [src]
     pi*I
oo + ----
      4  
+iπ4\infty + \frac{i \pi}{4}
=
=
     pi*I
oo + ----
      4  
+iπ4\infty + \frac{i \pi}{4}
oo + pi*i/4
Respuesta numérica [src]
3.45048902814162e+18
3.45048902814162e+18

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