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Integral de (x^2-1)/(x^4+1) dx

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
  1          
  /          
 |           
 |   2       
 |  x  - 1   
 |  ------ dx
 |   4       
 |  x  + 1   
 |           
/            
0            
01x21x4+1dx\int\limits_{0}^{1} \frac{x^{2} - 1}{x^{4} + 1}\, dx
Integral((x^2 - 1)/(x^4 + 1), (x, 0, 1))
Solución detallada
  1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

    Método #1

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      x21x4+1=(x1)(x+1)x4+1\frac{x^{2} - 1}{x^{4} + 1} = \frac{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)}{x^{4} + 1}

    2. Vuelva a escribir el integrando:

      (x1)(x+1)x4+1=x2x4+11x4+1\frac{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)}{x^{4} + 1} = \frac{x^{2}}{x^{4} + 1} - \frac{1}{x^{4} + 1}

    3. Integramos término a término:

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

        Pero la integral

        2log(x22x+1)82log(x2+2x+1)8+2atan(2x1)4+2atan(2x+1)4\frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} - \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

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

        (1x4+1)dx=1x4+1dx\int \left(- \frac{1}{x^{4} + 1}\right)\, dx = - \int \frac{1}{x^{4} + 1}\, dx

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

          Pero la integral

          2log(x22x+1)8+2log(x2+2x+1)8+2atan(2x1)4+2atan(2x+1)4- \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

        Por lo tanto, el resultado es: 2log(x22x+1)82log(x2+2x+1)82atan(2x1)42atan(2x+1)4\frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} - \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} - \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} - \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

      El resultado es: 2log(x22x+1)42log(x2+2x+1)4\frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{4} - \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

    Método #2

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      x21x4+1=x2x4+11x4+1\frac{x^{2} - 1}{x^{4} + 1} = \frac{x^{2}}{x^{4} + 1} - \frac{1}{x^{4} + 1}

    2. Integramos término a término:

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

        Pero la integral

        2log(x22x+1)82log(x2+2x+1)8+2atan(2x1)4+2atan(2x+1)4\frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} - \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

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

        (1x4+1)dx=1x4+1dx\int \left(- \frac{1}{x^{4} + 1}\right)\, dx = - \int \frac{1}{x^{4} + 1}\, dx

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

          Pero la integral

          2log(x22x+1)8+2log(x2+2x+1)8+2atan(2x1)4+2atan(2x+1)4- \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

        Por lo tanto, el resultado es: 2log(x22x+1)82log(x2+2x+1)82atan(2x1)42atan(2x+1)4\frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} - \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} - \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} - \frac{\sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

      El resultado es: 2log(x22x+1)42log(x2+2x+1)4\frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{4} - \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

  2. Ahora simplificar:

    2(log(x22x+1)log(x2+2x+1))4\frac{\sqrt{2} \left(\log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)} - \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}\right)}{4}

  3. Añadimos la constante de integración:

    2(log(x22x+1)log(x2+2x+1))4+constant\frac{\sqrt{2} \left(\log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)} - \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}\right)}{4}+ \mathrm{constant}


Respuesta:

2(log(x22x+1)log(x2+2x+1))4+constant\frac{\sqrt{2} \left(\log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)} - \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}\right)}{4}+ \mathrm{constant}

Respuesta (Indefinida) [src]
  /                                                                         
 |                                                                          
 |  2                ___    /     2       ___\     ___    /     2       ___\
 | x  - 1          \/ 2 *log\1 + x  + x*\/ 2 /   \/ 2 *log\1 + x  - x*\/ 2 /
 | ------ dx = C - --------------------------- + ---------------------------
 |  4                           4                             4             
 | x  + 1                                                                   
 |                                                                          
/                                                                           
x21x4+1dx=C+2log(x22x+1)42log(x2+2x+1)4\int \frac{x^{2} - 1}{x^{4} + 1}\, dx = C + \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{4} - \frac{\sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}
Gráfica
0.001.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901-2
Respuesta [src]
    ___    /      ___\     ___    /      ___\
  \/ 2 *log\2 + \/ 2 /   \/ 2 *log\2 - \/ 2 /
- -------------------- + --------------------
           4                      4          
2log(2+2)4+2log(22)4- \frac{\sqrt{2} \log{\left(\sqrt{2} + 2 \right)}}{4} + \frac{\sqrt{2} \log{\left(2 - \sqrt{2} \right)}}{4}
=
=
    ___    /      ___\     ___    /      ___\
  \/ 2 *log\2 + \/ 2 /   \/ 2 *log\2 - \/ 2 /
- -------------------- + --------------------
           4                      4          
2log(2+2)4+2log(22)4- \frac{\sqrt{2} \log{\left(\sqrt{2} + 2 \right)}}{4} + \frac{\sqrt{2} \log{\left(2 - \sqrt{2} \right)}}{4}
-sqrt(2)*log(2 + sqrt(2))/4 + sqrt(2)*log(2 - sqrt(2))/4
Respuesta numérica [src]
-0.623225240140231
-0.623225240140231

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