Sr Examen

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Integral de ((x^3)+3):((x^4)+1) dx

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
  1          
  /          
 |           
 |   3       
 |  x  + 3   
 |  ------ dx
 |   4       
 |  x  + 1   
 |           
/            
0            
01x3+3x4+1dx\int\limits_{0}^{1} \frac{x^{3} + 3}{x^{4} + 1}\, dx
Integral((x^3 + 3)/(x^4 + 1), (x, 0, 1))
Solución detallada
  1. Vuelva a escribir el integrando:

    x3+3x4+1=x3x4+1+3x4+1\frac{x^{3} + 3}{x^{4} + 1} = \frac{x^{3}}{x^{4} + 1} + \frac{3}{x^{4} + 1}

  2. Integramos término a término:

    1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

      Método #1

      1. que u=x4+1u = x^{4} + 1.

        Luego que du=4x3dxdu = 4 x^{3} dx y ponemos du4\frac{du}{4}:

        14udu\int \frac{1}{4 u}\, du

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

          1udu=1udu4\int \frac{1}{u}\, du = \frac{\int \frac{1}{u}\, du}{4}

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

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

        Si ahora sustituir uu más en:

        log(x4+1)4\frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{4}

      Método #2

      1. que u=x4u = x^{4}.

        Luego que du=4x3dxdu = 4 x^{3} dx y ponemos dudu:

        14u+4du\int \frac{1}{4 u + 4}\, du

        1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

          Método #1

          1. que u=4u+4u = 4 u + 4.

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

            14udu\int \frac{1}{4 u}\, du

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

              1udu=1udu4\int \frac{1}{u}\, du = \frac{\int \frac{1}{u}\, du}{4}

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

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

            Si ahora sustituir uu más en:

            log(4u+4)4\frac{\log{\left(4 u + 4 \right)}}{4}

          Método #2

          1. Vuelva a escribir el integrando:

            14u+4=14(u+1)\frac{1}{4 u + 4} = \frac{1}{4 \left(u + 1\right)}

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

            14(u+1)du=1u+1du4\int \frac{1}{4 \left(u + 1\right)}\, du = \frac{\int \frac{1}{u + 1}\, du}{4}

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

              Luego que du=dudu = du 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(u+1)\log{\left(u + 1 \right)}

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

        Si ahora sustituir uu más en:

        log(4x4+4)4\frac{\log{\left(4 x^{4} + 4 \right)}}{4}

      Método #3

      1. que u=x2u = x^{2}.

        Luego que du=2xdxdu = 2 x dx y ponemos dudu:

        u2u2+2du\int \frac{u}{2 u^{2} + 2}\, du

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

          u2u2+2du=4u2u2+2du4\int \frac{u}{2 u^{2} + 2}\, du = \frac{\int \frac{4 u}{2 u^{2} + 2}\, du}{4}

          1. que u=2u2+2u = 2 u^{2} + 2.

            Luego que du=4ududu = 4 u du y ponemos du4\frac{du}{4}:

            14udu\int \frac{1}{4 u}\, du

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

            Si ahora sustituir uu más en:

            log(2u2+2)\log{\left(2 u^{2} + 2 \right)}

          Por lo tanto, el resultado es: log(2u2+2)4\frac{\log{\left(2 u^{2} + 2 \right)}}{4}

        Si ahora sustituir uu más en:

        log(2x4+2)4\frac{\log{\left(2 x^{4} + 2 \right)}}{4}

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

      3x4+1dx=31x4+1dx\int \frac{3}{x^{4} + 1}\, dx = 3 \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: 32log(x22x+1)8+32log(x2+2x+1)8+32atan(2x1)4+32atan(2x+1)4- \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

    El resultado es: log(x4+1)432log(x22x+1)8+32log(x2+2x+1)8+32atan(2x1)4+32atan(2x+1)4\frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{4} - \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

  3. Ahora simplificar:

    log(x4+1)432log(x22x+1)8+32log(x2+2x+1)8+32atan(2x1)4+32atan(2x+1)4\frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{4} - \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}

  4. Añadimos la constante de integración:

    log(x4+1)432log(x22x+1)8+32log(x2+2x+1)8+32atan(2x1)4+32atan(2x+1)4+constant\frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{4} - \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}+ \mathrm{constant}


Respuesta:

log(x4+1)432log(x22x+1)8+32log(x2+2x+1)8+32atan(2x1)4+32atan(2x+1)4+constant\frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{4} - \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}+ \mathrm{constant}

Respuesta (Indefinida) [src]
  /                                                                                                                                                    
 |                                                                                                                                                     
 |  3                 / 4    \       ___    /     2       ___\       ___     /        ___\       ___     /         ___\       ___    /     2       ___\
 | x  + 3          log\x  + 1/   3*\/ 2 *log\1 + x  - x*\/ 2 /   3*\/ 2 *atan\1 + x*\/ 2 /   3*\/ 2 *atan\-1 + x*\/ 2 /   3*\/ 2 *log\1 + x  + x*\/ 2 /
 | ------ dx = C + ----------- - ----------------------------- + ------------------------- + -------------------------- + -----------------------------
 |  4                   4                      8                             4                           4                              8              
 | x  + 1                                                                                                                                              
 |                                                                                                                                                     
/                                                                                                                                                      
x3+3x4+1dx=C+log(x4+1)432log(x22x+1)8+32log(x2+2x+1)8+32atan(2x1)4+32atan(2x+1)4\int \frac{x^{3} + 3}{x^{4} + 1}\, dx = C + \frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{4} - \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} - \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \log{\left(x^{2} + \sqrt{2} x + 1 \right)}}{8} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x - 1 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{2} \operatorname{atan}{\left(\sqrt{2} x + 1 \right)}}{4}
Gráfica
0.001.000.100.200.300.400.500.600.700.800.9005
Respuesta [src]
/        ___\                  /        ___\                         ___
|1   3*\/ 2 |    /      ___\   |1   3*\/ 2 |    /      ___\   3*pi*\/ 2 
|- - -------|*log\2 - \/ 2 / + |- + -------|*log\2 + \/ 2 / + ----------
\4      8   /                  \4      8   /                      8     
(14328)log(22)+(14+328)log(2+2)+32π8\left(\frac{1}{4} - \frac{3 \sqrt{2}}{8}\right) \log{\left(2 - \sqrt{2} \right)} + \left(\frac{1}{4} + \frac{3 \sqrt{2}}{8}\right) \log{\left(\sqrt{2} + 2 \right)} + \frac{3 \sqrt{2} \pi}{8}
=
=
/        ___\                  /        ___\                         ___
|1   3*\/ 2 |    /      ___\   |1   3*\/ 2 |    /      ___\   3*pi*\/ 2 
|- - -------|*log\2 - \/ 2 / + |- + -------|*log\2 + \/ 2 / + ----------
\4      8   /                  \4      8   /                      8     
(14328)log(22)+(14+328)log(2+2)+32π8\left(\frac{1}{4} - \frac{3 \sqrt{2}}{8}\right) \log{\left(2 - \sqrt{2} \right)} + \left(\frac{1}{4} + \frac{3 \sqrt{2}}{8}\right) \log{\left(\sqrt{2} + 2 \right)} + \frac{3 \sqrt{2} \pi}{8}
(1/4 - 3*sqrt(2)/8)*log(2 - sqrt(2)) + (1/4 + 3*sqrt(2)/8)*log(2 + sqrt(2)) + 3*pi*sqrt(2)/8
Respuesta numérica [src]
2.77420575715972
2.77420575715972

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