Sr Examen

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Integral de (sin(x/4)+cos(x/4))^2 dx

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
 2*pi                     
 ----                     
  3                       
   /                      
  |                       
  |                   2   
  |  /   /x\      /x\\    
  |  |sin|-| + cos|-||  dx
  |  \   \4/      \4//    
  |                       
 /                        
 0                        
02π3(sin(x4)+cos(x4))2dx\int\limits_{0}^{\frac{2 \pi}{3}} \left(\sin{\left(\frac{x}{4} \right)} + \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}\right)^{2}\, dx
Integral((sin(x/4) + cos(x/4))^2, (x, 0, 2*pi/3))
Solución detallada
  1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

    Método #1

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      (sin(x4)+cos(x4))2=sin2(x4)+2sin(x4)cos(x4)+cos2(x4)\left(\sin{\left(\frac{x}{4} \right)} + \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}\right)^{2} = \sin^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)} + 2 \sin{\left(\frac{x}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} + \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

    2. Integramos término a término:

      1. Vuelva a escribir el integrando:

        sin2(x4)=12cos(x2)2\sin^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)} = \frac{1}{2} - \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}

      2. Integramos término a término:

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

          12dx=x2\int \frac{1}{2}\, dx = \frac{x}{2}

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

          (cos(x2)2)dx=cos(x2)dx2\int \left(- \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}\right)\, dx = - \frac{\int \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}\, dx}{2}

          1. que u=x2u = \frac{x}{2}.

            Luego que du=dx2du = \frac{dx}{2} y ponemos 2du2 du:

            2cos(u)du\int 2 \cos{\left(u \right)}\, du

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

              cos(u)du=2cos(u)du\int \cos{\left(u \right)}\, du = 2 \int \cos{\left(u \right)}\, du

              1. La integral del coseno es seno:

                cos(u)du=sin(u)\int \cos{\left(u \right)}\, du = \sin{\left(u \right)}

              Por lo tanto, el resultado es: 2sin(u)2 \sin{\left(u \right)}

            Si ahora sustituir uu más en:

            2sin(x2)2 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

          Por lo tanto, el resultado es: sin(x2)- \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

        El resultado es: x2sin(x2)\frac{x}{2} - \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

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

        2sin(x4)cos(x4)dx=2sin(x4)cos(x4)dx\int 2 \sin{\left(\frac{x}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}\, dx = 2 \int \sin{\left(\frac{x}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}\, dx

        1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

          Método #1

          1. que u=cos(x4)u = \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}.

            Luego que du=sin(x4)dx4du = - \frac{\sin{\left(\frac{x}{4} \right)} dx}{4} y ponemos 4du- 4 du:

            (4u)du\int \left(- 4 u\right)\, du

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

              udu=4udu\int u\, du = - 4 \int u\, du

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

                udu=u22\int u\, du = \frac{u^{2}}{2}

              Por lo tanto, el resultado es: 2u2- 2 u^{2}

            Si ahora sustituir uu más en:

            2cos2(x4)- 2 \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

          Método #2

          1. que u=x4u = \frac{x}{4}.

            Luego que du=dx4du = \frac{dx}{4} y ponemos 4du4 du:

            4sin(u)cos(u)du\int 4 \sin{\left(u \right)} \cos{\left(u \right)}\, du

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

              sin(u)cos(u)du=4sin(u)cos(u)du\int \sin{\left(u \right)} \cos{\left(u \right)}\, du = 4 \int \sin{\left(u \right)} \cos{\left(u \right)}\, du

              1. que u=cos(u)u = \cos{\left(u \right)}.

                Luego que du=sin(u)dudu = - \sin{\left(u \right)} du y ponemos du- du:

                (u)du\int \left(- u\right)\, du

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

                  udu=udu\int u\, du = - \int u\, du

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

                    udu=u22\int u\, du = \frac{u^{2}}{2}

                  Por lo tanto, el resultado es: u22- \frac{u^{2}}{2}

                Si ahora sustituir uu más en:

                cos2(u)2- \frac{\cos^{2}{\left(u \right)}}{2}

              Por lo tanto, el resultado es: 2cos2(u)- 2 \cos^{2}{\left(u \right)}

            Si ahora sustituir uu más en:

            2cos2(x4)- 2 \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

          Método #3

          1. que u=sin(x4)u = \sin{\left(\frac{x}{4} \right)}.

            Luego que du=cos(x4)dx4du = \frac{\cos{\left(\frac{x}{4} \right)} dx}{4} y ponemos 4du4 du:

            4udu\int 4 u\, du

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

              udu=4udu\int u\, du = 4 \int u\, du

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

                udu=u22\int u\, du = \frac{u^{2}}{2}

              Por lo tanto, el resultado es: 2u22 u^{2}

            Si ahora sustituir uu más en:

            2sin2(x4)2 \sin^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

        Por lo tanto, el resultado es: 4cos2(x4)- 4 \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

      1. Vuelva a escribir el integrando:

        cos2(x4)=cos(x2)2+12\cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)} = \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2} + \frac{1}{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:

          cos(x2)2dx=cos(x2)dx2\int \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}\, dx = \frac{\int \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}\, dx}{2}

          1. que u=x2u = \frac{x}{2}.

            Luego que du=dx2du = \frac{dx}{2} y ponemos 2du2 du:

            2cos(u)du\int 2 \cos{\left(u \right)}\, du

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

              cos(u)du=2cos(u)du\int \cos{\left(u \right)}\, du = 2 \int \cos{\left(u \right)}\, du

              1. La integral del coseno es seno:

                cos(u)du=sin(u)\int \cos{\left(u \right)}\, du = \sin{\left(u \right)}

              Por lo tanto, el resultado es: 2sin(u)2 \sin{\left(u \right)}

            Si ahora sustituir uu más en:

            2sin(x2)2 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

          Por lo tanto, el resultado es: sin(x2)\sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

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

          12dx=x2\int \frac{1}{2}\, dx = \frac{x}{2}

        El resultado es: x2+sin(x2)\frac{x}{2} + \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

      El resultado es: x4cos2(x4)x - 4 \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

    Método #2

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      (sin(x4)+cos(x4))2=sin2(x4)+2sin(x4)cos(x4)+cos2(x4)\left(\sin{\left(\frac{x}{4} \right)} + \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}\right)^{2} = \sin^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)} + 2 \sin{\left(\frac{x}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} + \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

    2. Integramos término a término:

      1. Vuelva a escribir el integrando:

        sin2(x4)=12cos(x2)2\sin^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)} = \frac{1}{2} - \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}

      2. Integramos término a término:

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

          12dx=x2\int \frac{1}{2}\, dx = \frac{x}{2}

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

          (cos(x2)2)dx=cos(x2)dx2\int \left(- \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}\right)\, dx = - \frac{\int \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}\, dx}{2}

          1. que u=x2u = \frac{x}{2}.

            Luego que du=dx2du = \frac{dx}{2} y ponemos 2du2 du:

            2cos(u)du\int 2 \cos{\left(u \right)}\, du

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

              cos(u)du=2cos(u)du\int \cos{\left(u \right)}\, du = 2 \int \cos{\left(u \right)}\, du

              1. La integral del coseno es seno:

                cos(u)du=sin(u)\int \cos{\left(u \right)}\, du = \sin{\left(u \right)}

              Por lo tanto, el resultado es: 2sin(u)2 \sin{\left(u \right)}

            Si ahora sustituir uu más en:

            2sin(x2)2 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

          Por lo tanto, el resultado es: sin(x2)- \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

        El resultado es: x2sin(x2)\frac{x}{2} - \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

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

        2sin(x4)cos(x4)dx=2sin(x4)cos(x4)dx\int 2 \sin{\left(\frac{x}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}\, dx = 2 \int \sin{\left(\frac{x}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}\, dx

        1. que u=cos(x4)u = \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}.

          Luego que du=sin(x4)dx4du = - \frac{\sin{\left(\frac{x}{4} \right)} dx}{4} y ponemos 4du- 4 du:

          (4u)du\int \left(- 4 u\right)\, du

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

            udu=4udu\int u\, du = - 4 \int u\, du

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

              udu=u22\int u\, du = \frac{u^{2}}{2}

            Por lo tanto, el resultado es: 2u2- 2 u^{2}

          Si ahora sustituir uu más en:

          2cos2(x4)- 2 \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

        Por lo tanto, el resultado es: 4cos2(x4)- 4 \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

      1. Vuelva a escribir el integrando:

        cos2(x4)=cos(x2)2+12\cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)} = \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2} + \frac{1}{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:

          cos(x2)2dx=cos(x2)dx2\int \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}\, dx = \frac{\int \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}\, dx}{2}

          1. que u=x2u = \frac{x}{2}.

            Luego que du=dx2du = \frac{dx}{2} y ponemos 2du2 du:

            2cos(u)du\int 2 \cos{\left(u \right)}\, du

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

              cos(u)du=2cos(u)du\int \cos{\left(u \right)}\, du = 2 \int \cos{\left(u \right)}\, du

              1. La integral del coseno es seno:

                cos(u)du=sin(u)\int \cos{\left(u \right)}\, du = \sin{\left(u \right)}

              Por lo tanto, el resultado es: 2sin(u)2 \sin{\left(u \right)}

            Si ahora sustituir uu más en:

            2sin(x2)2 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

          Por lo tanto, el resultado es: sin(x2)\sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

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

          12dx=x2\int \frac{1}{2}\, dx = \frac{x}{2}

        El resultado es: x2+sin(x2)\frac{x}{2} + \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}

      El resultado es: x4cos2(x4)x - 4 \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}

  2. Ahora simplificar:

    x2cos(x2)2x - 2 \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 2

  3. Añadimos la constante de integración:

    x2cos(x2)2+constantx - 2 \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 2+ \mathrm{constant}


Respuesta:

x2cos(x2)2+constantx - 2 \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 2+ \mathrm{constant}

Respuesta (Indefinida) [src]
  /                                         
 |                                          
 |                  2                       
 | /   /x\      /x\\                    2/x\
 | |sin|-| + cos|-||  dx = C + x - 4*cos |-|
 | \   \4/      \4//                     \4/
 |                                          
/                                           
(sin(x4)+cos(x4))2dx=C+x4cos2(x4)\int \left(\sin{\left(\frac{x}{4} \right)} + \cos{\left(\frac{x}{4} \right)}\right)^{2}\, dx = C + x - 4 \cos^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}
Gráfica
0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.005
Respuesta [src]
    2*pi
1 + ----
     3  
1+2π31 + \frac{2 \pi}{3}
=
=
    2*pi
1 + ----
     3  
1+2π31 + \frac{2 \pi}{3}
1 + 2*pi/3
Respuesta numérica [src]
3.0943951023932
3.0943951023932

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