Sr Examen

Integral de xarcsin(sqrt(x)) dx

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
  1                 
  /                 
 |                  
 |        /  ___\   
 |  x*asin\\/ x / dx
 |                  
/                   
0                   
01xasin(x)dx\int\limits_{0}^{1} x \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)}\, dx
Integral(x*asin(sqrt(x)), (x, 0, 1))
Solución detallada
  1. que u=xu = \sqrt{x}.

    Luego que du=dx2xdu = \frac{dx}{2 \sqrt{x}} y ponemos 2du2 du:

    2u3asin(u)du\int 2 u^{3} \operatorname{asin}{\left(u \right)}\, du

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

      u3asin(u)du=2u3asin(u)du\int u^{3} \operatorname{asin}{\left(u \right)}\, du = 2 \int u^{3} \operatorname{asin}{\left(u \right)}\, du

      1. Usamos la integración por partes:

        udv=uvvdu\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}

        que u(u)=asin(u)u{\left(u \right)} = \operatorname{asin}{\left(u \right)} y que dv(u)=u3\operatorname{dv}{\left(u \right)} = u^{3}.

        Entonces du(u)=11u2\operatorname{du}{\left(u \right)} = \frac{1}{\sqrt{1 - u^{2}}}.

        Para buscar v(u)v{\left(u \right)}:

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

          u3du=u44\int u^{3}\, du = \frac{u^{4}}{4}

        Ahora resolvemos podintegral.

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

        u441u2du=u41u2du4\int \frac{u^{4}}{4 \sqrt{1 - u^{2}}}\, du = \frac{\int \frac{u^{4}}{\sqrt{1 - u^{2}}}\, du}{4}

          TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=sin(_theta), rewritten=sin(_theta)**4, substep=RewriteRule(rewritten=(1/2 - cos(2*_theta)/2)**2, substep=AlternativeRule(alternatives=[RewriteRule(rewritten=cos(2*_theta)**2/4 - cos(2*_theta)/2 + 1/4, substep=AddRule(substeps=[ConstantTimesRule(constant=1/4, other=cos(2*_theta)**2, substep=RewriteRule(rewritten=cos(4*_theta)/2 + 1/2, substep=AddRule(substeps=[ConstantTimesRule(constant=1/2, other=cos(4*_theta), substep=URule(u_var=_u, u_func=4*_theta, constant=1/4, substep=ConstantTimesRule(constant=1/4, other=cos(_u), substep=TrigRule(func='cos', arg=_u, context=cos(_u), symbol=_u), context=cos(_u), symbol=_u), context=cos(4*_theta), symbol=_theta), context=cos(4*_theta)/2, symbol=_theta), ConstantRule(constant=1/2, context=1/2, symbol=_theta)], context=cos(4*_theta)/2 + 1/2, symbol=_theta), context=cos(2*_theta)**2, symbol=_theta), context=cos(2*_theta)**2/4, symbol=_theta), ConstantTimesRule(constant=-1/2, other=cos(2*_theta), substep=URule(u_var=_u, u_func=2*_theta, constant=1/2, substep=ConstantTimesRule(constant=1/2, other=cos(_u), substep=TrigRule(func='cos', arg=_u, context=cos(_u), symbol=_u), context=cos(_u), symbol=_u), context=cos(2*_theta), symbol=_theta), context=-cos(2*_theta)/2, symbol=_theta), ConstantRule(constant=1/4, context=1/4, symbol=_theta)], context=cos(2*_theta)**2/4 - cos(2*_theta)/2 + 1/4, symbol=_theta), context=(1/2 - cos(2*_theta)/2)**2, symbol=_theta), RewriteRule(rewritten=cos(2*_theta)**2/4 - cos(2*_theta)/2 + 1/4, substep=AddRule(substeps=[ConstantTimesRule(constant=1/4, other=cos(2*_theta)**2, substep=RewriteRule(rewritten=cos(4*_theta)/2 + 1/2, substep=AddRule(substeps=[ConstantTimesRule(constant=1/2, other=cos(4*_theta), substep=URule(u_var=_u, u_func=4*_theta, constant=1/4, substep=ConstantTimesRule(constant=1/4, other=cos(_u), substep=TrigRule(func='cos', arg=_u, context=cos(_u), symbol=_u), context=cos(_u), symbol=_u), context=cos(4*_theta), symbol=_theta), context=cos(4*_theta)/2, symbol=_theta), ConstantRule(constant=1/2, context=1/2, symbol=_theta)], context=cos(4*_theta)/2 + 1/2, symbol=_theta), context=cos(2*_theta)**2, symbol=_theta), context=cos(2*_theta)**2/4, symbol=_theta), ConstantTimesRule(constant=-1/2, other=cos(2*_theta), substep=URule(u_var=_u, u_func=2*_theta, constant=1/2, substep=ConstantTimesRule(constant=1/2, other=cos(_u), substep=TrigRule(func='cos', arg=_u, context=cos(_u), symbol=_u), context=cos(_u), symbol=_u), context=cos(2*_theta), symbol=_theta), context=-cos(2*_theta)/2, symbol=_theta), ConstantRule(constant=1/4, context=1/4, symbol=_theta)], context=cos(2*_theta)**2/4 - cos(2*_theta)/2 + 1/4, symbol=_theta), context=(1/2 - cos(2*_theta)/2)**2, symbol=_theta)], context=(1/2 - cos(2*_theta)/2)**2, symbol=_theta), context=sin(_theta)**4, symbol=_theta), restriction=(_u > -1) & (_u < 1), context=_u**4/sqrt(1 - _u**2), symbol=_u)

        Por lo tanto, el resultado es: {u(12u2)1u28u1u22+3asin(u)8foru>1u<14\frac{\begin{cases} \frac{u \left(1 - 2 u^{2}\right) \sqrt{1 - u^{2}}}{8} - \frac{u \sqrt{1 - u^{2}}}{2} + \frac{3 \operatorname{asin}{\left(u \right)}}{8} & \text{for}\: u > -1 \wedge u < 1 \end{cases}}{4}

      Por lo tanto, el resultado es: u4asin(u)2{u(12u2)1u28u1u22+3asin(u)8foru>1u<12\frac{u^{4} \operatorname{asin}{\left(u \right)}}{2} - \frac{\begin{cases} \frac{u \left(1 - 2 u^{2}\right) \sqrt{1 - u^{2}}}{8} - \frac{u \sqrt{1 - u^{2}}}{2} + \frac{3 \operatorname{asin}{\left(u \right)}}{8} & \text{for}\: u > -1 \wedge u < 1 \end{cases}}{2}

    Si ahora sustituir uu más en:

    x2asin(x)2{x(12x)1x8x1x2+3asin(x)8forx0x<12\frac{x^{2} \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)}}{2} - \frac{\begin{cases} \frac{\sqrt{x} \left(1 - 2 x\right) \sqrt{1 - x}}{8} - \frac{\sqrt{x} \sqrt{1 - x}}{2} + \frac{3 \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)}}{8} & \text{for}\: x \geq 0 \wedge x < 1 \end{cases}}{2}

  2. Ahora simplificar:

    {2x321x+3x1x+8x2asin(x)3asin(x)16forx0x<1\begin{cases} \frac{2 x^{\frac{3}{2}} \sqrt{1 - x} + 3 \sqrt{x} \sqrt{1 - x} + 8 x^{2} \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)} - 3 \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)}}{16} & \text{for}\: x \geq 0 \wedge x < 1 \end{cases}

  3. Añadimos la constante de integración:

    {2x321x+3x1x+8x2asin(x)3asin(x)16forx0x<1+constant\begin{cases} \frac{2 x^{\frac{3}{2}} \sqrt{1 - x} + 3 \sqrt{x} \sqrt{1 - x} + 8 x^{2} \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)} - 3 \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)}}{16} & \text{for}\: x \geq 0 \wedge x < 1 \end{cases}+ \mathrm{constant}


Respuesta:

{2x321x+3x1x+8x2asin(x)3asin(x)16forx0x<1+constant\begin{cases} \frac{2 x^{\frac{3}{2}} \sqrt{1 - x} + 3 \sqrt{x} \sqrt{1 - x} + 8 x^{2} \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)} - 3 \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)}}{16} & \text{for}\: x \geq 0 \wedge x < 1 \end{cases}+ \mathrm{constant}

Respuesta (Indefinida) [src]
                          /      /  ___\     ___   _______     ___   _______                                                   
                          |3*asin\\/ x /   \/ x *\/ 1 - x    \/ x *\/ 1 - x *(1 - 2*x)                                         
  /                       <------------- - --------------- + -------------------------  for And(x >= 0, x < 1)                 
 |                        |      8                2                      8                                        2     /  ___\
 |       /  ___\          \                                                                                      x *asin\\/ x /
 | x*asin\\/ x / dx = C - ------------------------------------------------------------------------------------ + --------------
 |                                                                 2                                                   2       
/                                                                                                                              
xasin(x)dx=C+x2asin(x)2{x(12x)1x8x1x2+3asin(x)8forx0x<12\int x \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)}\, dx = C + \frac{x^{2} \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)}}{2} - \frac{\begin{cases} \frac{\sqrt{x} \left(1 - 2 x\right) \sqrt{1 - x}}{8} - \frac{\sqrt{x} \sqrt{1 - x}}{2} + \frac{3 \operatorname{asin}{\left(\sqrt{x} \right)}}{8} & \text{for}\: x \geq 0 \wedge x < 1 \end{cases}}{2}
Gráfica
0.001.000.100.200.300.400.500.600.700.800.9002
Respuesta [src]
5*pi
----
 32 
5π32\frac{5 \pi}{32}
=
=
5*pi
----
 32 
5π32\frac{5 \pi}{32}
5*pi/32
Respuesta numérica [src]
0.490873852123405
0.490873852123405

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