Sr Examen

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Integral de ((t-2)^3)/(t^2+1)^(1/2) dt

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
  1               
  /               
 |                
 |           3    
 |    (t - 2)     
 |  ----------- dt
 |     ________   
 |    /  2        
 |  \/  t  + 1    
 |                
/                 
0                 
01(t2)3t2+1dt\int\limits_{0}^{1} \frac{\left(t - 2\right)^{3}}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt
Integral((t - 2)^3/sqrt(t^2 + 1), (t, 0, 1))
Solución detallada
  1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

    Método #1

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      (t2)3t2+1=t36t2+12t8t2+1\frac{\left(t - 2\right)^{3}}{\sqrt{t^{2} + 1}} = \frac{t^{3} - 6 t^{2} + 12 t - 8}{\sqrt{t^{2} + 1}}

    2. Vuelva a escribir el integrando:

      t36t2+12t8t2+1=t3t2+16t2t2+1+12tt2+18t2+1\frac{t^{3} - 6 t^{2} + 12 t - 8}{\sqrt{t^{2} + 1}} = \frac{t^{3}}{\sqrt{t^{2} + 1}} - \frac{6 t^{2}}{\sqrt{t^{2} + 1}} + \frac{12 t}{\sqrt{t^{2} + 1}} - \frac{8}{\sqrt{t^{2} + 1}}

    3. Integramos término a término:

        TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=tan(_theta), rewritten=sin(_theta)**3/cos(_theta)**4, substep=RewriteRule(rewritten=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, substep=AlternativeRule(alternatives=[URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=1, substep=RewriteRule(rewritten=_u**(-2) - 1/_u**4, substep=AddRule(substeps=[PowerRule(base=_u, exp=-2, context=_u**(-2), symbol=_u), ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-4), substep=PowerRule(base=_u, exp=-4, context=_u**(-4), symbol=_u), context=-1/_u**4, symbol=_u)], context=_u**(-2) - 1/_u**4, symbol=_u), context=(_u**2 - 1)/_u**4, symbol=_u), context=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), RewriteRule(rewritten=-(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, substep=AlternativeRule(alternatives=[URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=(_u**2 - 1)/_u**4, substep=RewriteRule(rewritten=_u**(-2) - 1/_u**4, substep=AddRule(substeps=[PowerRule(base=_u, exp=-2, context=_u**(-2), symbol=_u), ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-4), substep=PowerRule(base=_u, exp=-4, context=_u**(-4), symbol=_u), context=-1/_u**4, symbol=_u)], context=_u**(-2) - 1/_u**4, symbol=_u), context=(_u**2 - 1)/_u**4, symbol=_u), context=(_u**2 - 1)/_u**4, symbol=_u), context=(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, symbol=_theta), RewriteRule(rewritten=sin(_theta)/cos(_theta)**2 - sin(_theta)/cos(_theta)**4, substep=AddRule(substeps=[URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-2), substep=PowerRule(base=_u, exp=-2, context=_u**(-2), symbol=_u), context=_u**(-2), symbol=_u), context=sin(_theta)/cos(_theta)**2, symbol=_theta), ConstantTimesRule(constant=-1, other=sin(_theta)/cos(_theta)**4, substep=URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-4), substep=PowerRule(base=_u, exp=-4, context=_u**(-4), symbol=_u), context=_u**(-4), symbol=_u), context=sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=-sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta)], context=sin(_theta)/cos(_theta)**2 - sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, symbol=_theta)], context=(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=-(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), RewriteRule(rewritten=-sin(_theta)/cos(_theta)**2 + sin(_theta)/cos(_theta)**4, substep=AddRule(substeps=[ConstantTimesRule(constant=-1, other=sin(_theta)/cos(_theta)**2, substep=URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-2), substep=PowerRule(base=_u, exp=-2, context=_u**(-2), symbol=_u), context=_u**(-2), symbol=_u), context=sin(_theta)/cos(_theta)**2, symbol=_theta), context=-sin(_theta)/cos(_theta)**2, symbol=_theta), URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-4), substep=PowerRule(base=_u, exp=-4, context=_u**(-4), symbol=_u), context=_u**(-4), symbol=_u), context=sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta)], context=-sin(_theta)/cos(_theta)**2 + sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta)], context=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=sin(_theta)**3/cos(_theta)**4, symbol=_theta), restriction=True, context=t**3/sqrt(t**2 + 1), symbol=t)

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

        (6t2t2+1)dt=6t2t2+1dt\int \left(- \frac{6 t^{2}}{\sqrt{t^{2} + 1}}\right)\, dt = - 6 \int \frac{t^{2}}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt

        1. No puedo encontrar los pasos en la búsqueda de esta integral.

          Pero la integral

          tt2+12asinh(t)2\frac{t \sqrt{t^{2} + 1}}{2} - \frac{\operatorname{asinh}{\left(t \right)}}{2}

        Por lo tanto, el resultado es: 3tt2+1+3asinh(t)- 3 t \sqrt{t^{2} + 1} + 3 \operatorname{asinh}{\left(t \right)}

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

        12tt2+1dt=12tt2+1dt\int \frac{12 t}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt = 12 \int \frac{t}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt

        1. que u=t2+1u = t^{2} + 1.

          Luego que du=2tdtdu = 2 t dt y ponemos du2\frac{du}{2}:

          12udu\int \frac{1}{2 \sqrt{u}}\, du

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

            1udu=1udu2\int \frac{1}{\sqrt{u}}\, du = \frac{\int \frac{1}{\sqrt{u}}\, du}{2}

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

              1udu=2u\int \frac{1}{\sqrt{u}}\, du = 2 \sqrt{u}

            Por lo tanto, el resultado es: u\sqrt{u}

          Si ahora sustituir uu más en:

          t2+1\sqrt{t^{2} + 1}

        Por lo tanto, el resultado es: 12t2+112 \sqrt{t^{2} + 1}

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

        (8t2+1)dt=81t2+1dt\int \left(- \frac{8}{\sqrt{t^{2} + 1}}\right)\, dt = - 8 \int \frac{1}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt

          InverseHyperbolicRule(func=asinh, context=1/sqrt(t**2 + 1), symbol=t)

        Por lo tanto, el resultado es: 8asinh(t)- 8 \operatorname{asinh}{\left(t \right)}

      El resultado es: 3tt2+1+(t2+1)323+11t2+15asinh(t)- 3 t \sqrt{t^{2} + 1} + \frac{\left(t^{2} + 1\right)^{\frac{3}{2}}}{3} + 11 \sqrt{t^{2} + 1} - 5 \operatorname{asinh}{\left(t \right)}

    Método #2

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      (t2)3t2+1=t3t2+16t2t2+1+12tt2+18t2+1\frac{\left(t - 2\right)^{3}}{\sqrt{t^{2} + 1}} = \frac{t^{3}}{\sqrt{t^{2} + 1}} - \frac{6 t^{2}}{\sqrt{t^{2} + 1}} + \frac{12 t}{\sqrt{t^{2} + 1}} - \frac{8}{\sqrt{t^{2} + 1}}

    2. Integramos término a término:

        TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=tan(_theta), rewritten=sin(_theta)**3/cos(_theta)**4, substep=RewriteRule(rewritten=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, substep=AlternativeRule(alternatives=[URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=1, substep=RewriteRule(rewritten=_u**(-2) - 1/_u**4, substep=AddRule(substeps=[PowerRule(base=_u, exp=-2, context=_u**(-2), symbol=_u), ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-4), substep=PowerRule(base=_u, exp=-4, context=_u**(-4), symbol=_u), context=-1/_u**4, symbol=_u)], context=_u**(-2) - 1/_u**4, symbol=_u), context=(_u**2 - 1)/_u**4, symbol=_u), context=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), RewriteRule(rewritten=-(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, substep=AlternativeRule(alternatives=[URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=(_u**2 - 1)/_u**4, substep=RewriteRule(rewritten=_u**(-2) - 1/_u**4, substep=AddRule(substeps=[PowerRule(base=_u, exp=-2, context=_u**(-2), symbol=_u), ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-4), substep=PowerRule(base=_u, exp=-4, context=_u**(-4), symbol=_u), context=-1/_u**4, symbol=_u)], context=_u**(-2) - 1/_u**4, symbol=_u), context=(_u**2 - 1)/_u**4, symbol=_u), context=(_u**2 - 1)/_u**4, symbol=_u), context=(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, symbol=_theta), RewriteRule(rewritten=sin(_theta)/cos(_theta)**2 - sin(_theta)/cos(_theta)**4, substep=AddRule(substeps=[URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-2), substep=PowerRule(base=_u, exp=-2, context=_u**(-2), symbol=_u), context=_u**(-2), symbol=_u), context=sin(_theta)/cos(_theta)**2, symbol=_theta), ConstantTimesRule(constant=-1, other=sin(_theta)/cos(_theta)**4, substep=URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-4), substep=PowerRule(base=_u, exp=-4, context=_u**(-4), symbol=_u), context=_u**(-4), symbol=_u), context=sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=-sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta)], context=sin(_theta)/cos(_theta)**2 - sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, symbol=_theta)], context=(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=-(sin(_theta)*cos(_theta)**2 - sin(_theta))/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), RewriteRule(rewritten=-sin(_theta)/cos(_theta)**2 + sin(_theta)/cos(_theta)**4, substep=AddRule(substeps=[ConstantTimesRule(constant=-1, other=sin(_theta)/cos(_theta)**2, substep=URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-2), substep=PowerRule(base=_u, exp=-2, context=_u**(-2), symbol=_u), context=_u**(-2), symbol=_u), context=sin(_theta)/cos(_theta)**2, symbol=_theta), context=-sin(_theta)/cos(_theta)**2, symbol=_theta), URule(u_var=_u, u_func=cos(_theta), constant=-1, substep=ConstantTimesRule(constant=-1, other=_u**(-4), substep=PowerRule(base=_u, exp=-4, context=_u**(-4), symbol=_u), context=_u**(-4), symbol=_u), context=sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta)], context=-sin(_theta)/cos(_theta)**2 + sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta)], context=(1 - cos(_theta)**2)*sin(_theta)/cos(_theta)**4, symbol=_theta), context=sin(_theta)**3/cos(_theta)**4, symbol=_theta), restriction=True, context=t**3/sqrt(t**2 + 1), symbol=t)

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

        (6t2t2+1)dt=6t2t2+1dt\int \left(- \frac{6 t^{2}}{\sqrt{t^{2} + 1}}\right)\, dt = - 6 \int \frac{t^{2}}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt

        1. No puedo encontrar los pasos en la búsqueda de esta integral.

          Pero la integral

          tt2+12asinh(t)2\frac{t \sqrt{t^{2} + 1}}{2} - \frac{\operatorname{asinh}{\left(t \right)}}{2}

        Por lo tanto, el resultado es: 3tt2+1+3asinh(t)- 3 t \sqrt{t^{2} + 1} + 3 \operatorname{asinh}{\left(t \right)}

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

        12tt2+1dt=12tt2+1dt\int \frac{12 t}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt = 12 \int \frac{t}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt

        1. que u=t2+1u = t^{2} + 1.

          Luego que du=2tdtdu = 2 t dt y ponemos du2\frac{du}{2}:

          12udu\int \frac{1}{2 \sqrt{u}}\, du

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

            1udu=1udu2\int \frac{1}{\sqrt{u}}\, du = \frac{\int \frac{1}{\sqrt{u}}\, du}{2}

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

              1udu=2u\int \frac{1}{\sqrt{u}}\, du = 2 \sqrt{u}

            Por lo tanto, el resultado es: u\sqrt{u}

          Si ahora sustituir uu más en:

          t2+1\sqrt{t^{2} + 1}

        Por lo tanto, el resultado es: 12t2+112 \sqrt{t^{2} + 1}

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

        (8t2+1)dt=81t2+1dt\int \left(- \frac{8}{\sqrt{t^{2} + 1}}\right)\, dt = - 8 \int \frac{1}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt

          InverseHyperbolicRule(func=asinh, context=1/sqrt(t**2 + 1), symbol=t)

        Por lo tanto, el resultado es: 8asinh(t)- 8 \operatorname{asinh}{\left(t \right)}

      El resultado es: 3tt2+1+12t2+1+(t2+1)323t2+15asinh(t)- 3 t \sqrt{t^{2} + 1} + 12 \sqrt{t^{2} + 1} + \frac{\left(t^{2} + 1\right)^{\frac{3}{2}}}{3} - \sqrt{t^{2} + 1} - 5 \operatorname{asinh}{\left(t \right)}

  2. Añadimos la constante de integración:

    3tt2+1+(t2+1)323+11t2+15asinh(t)+constant- 3 t \sqrt{t^{2} + 1} + \frac{\left(t^{2} + 1\right)^{\frac{3}{2}}}{3} + 11 \sqrt{t^{2} + 1} - 5 \operatorname{asinh}{\left(t \right)}+ \mathrm{constant}


Respuesta:

3tt2+1+(t2+1)323+11t2+15asinh(t)+constant- 3 t \sqrt{t^{2} + 1} + \frac{\left(t^{2} + 1\right)^{\frac{3}{2}}}{3} + 11 \sqrt{t^{2} + 1} - 5 \operatorname{asinh}{\left(t \right)}+ \mathrm{constant}

Respuesta (Indefinida) [src]
  /                                                                                
 |                                                            3/2                  
 |          3                              ________   /     2\             ________
 |   (t - 2)                              /      2    \1 + t /            /      2 
 | ----------- dt = C - 5*asinh(t) + 11*\/  1 + t   + ----------- - 3*t*\/  1 + t  
 |    ________                                             3                       
 |   /  2                                                                          
 | \/  t  + 1                                                                      
 |                                                                                 
/                                                                                  
(t2)3t2+1dt=C3tt2+1+(t2+1)323+11t2+15asinh(t)\int \frac{\left(t - 2\right)^{3}}{\sqrt{t^{2} + 1}}\, dt = C - 3 t \sqrt{t^{2} + 1} + \frac{\left(t^{2} + 1\right)^{\frac{3}{2}}}{3} + 11 \sqrt{t^{2} + 1} - 5 \operatorname{asinh}{\left(t \right)}
Gráfica
0.001.000.100.200.300.400.500.600.700.800.90-2020
Respuesta [src]
                               ___
  34        /      ___\   26*\/ 2 
- -- - 5*log\1 + \/ 2 / + --------
  3                          3    
3435log(1+2)+2623- \frac{34}{3} - 5 \log{\left(1 + \sqrt{2} \right)} + \frac{26 \sqrt{2}}{3}
=
=
                               ___
  34        /      ___\   26*\/ 2 
- -- - 5*log\1 + \/ 2 / + --------
  3                          3    
3435log(1+2)+2623- \frac{34}{3} - 5 \log{\left(1 + \sqrt{2} \right)} + \frac{26 \sqrt{2}}{3}
-34/3 - 5*log(1 + sqrt(2)) + 26*sqrt(2)/3
Respuesta numérica [src]
-3.48368372786422
-3.48368372786422

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