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

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
 oo          
  /          
 |           
 |   3       
 |  x  + 1   
 |  ------ dx
 |   4       
 |  x  + 1   
 |           
/            
0            
0x3+1x4+1dx\int\limits_{0}^{\infty} \frac{x^{3} + 1}{x^{4} + 1}\, dx
Integral((x^3 + 1)/(x^4 + 1), (x, 0, oo))
Solución detallada
  1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

    Método #1

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      x3+1x4+1=(x+1)(x2x+1)x4+1\frac{x^{3} + 1}{x^{4} + 1} = \frac{\left(x + 1\right) \left(x^{2} - x + 1\right)}{x^{4} + 1}

    2. Vuelva a escribir el integrando:

      (x+1)(x2x+1)x4+1=x3x4+1+1x4+1\frac{\left(x + 1\right) \left(x^{2} - x + 1\right)}{x^{4} + 1} = \frac{x^{3}}{x^{4} + 1} + \frac{1}{x^{4} + 1}

    3. Integramos término a término:

      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}

      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}

      El resultado es: log(x4+1)42log(x22x+1)8+2log(x2+2x+1)8+2atan(2x1)4+2atan(2x+1)4\frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{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}

    Método #2

    1. Vuelva a escribir el integrando:

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

    2. Integramos término a término:

      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}

      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}

      El resultado es: log(x4+1)42log(x22x+1)8+2log(x2+2x+1)8+2atan(2x1)4+2atan(2x+1)4\frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{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}

  2. Añadimos la constante de integración:

    log(x4+1)42log(x22x+1)8+2log(x2+2x+1)8+2atan(2x1)4+2atan(2x+1)4+constant\frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{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}+ \mathrm{constant}


Respuesta:

log(x4+1)42log(x22x+1)8+2log(x2+2x+1)8+2atan(2x1)4+2atan(2x+1)4+constant\frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{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}+ \mathrm{constant}

Respuesta (Indefinida) [src]
  /                                                                                                                                            
 |                                                                                                                                             
 |  3                 /     4\     ___    /     2       ___\     ___     /        ___\     ___     /         ___\     ___    /     2       ___\
 | x  + 1          log\1 + x /   \/ 2 *log\1 + x  - x*\/ 2 /   \/ 2 *atan\1 + x*\/ 2 /   \/ 2 *atan\-1 + x*\/ 2 /   \/ 2 *log\1 + x  + x*\/ 2 /
 | ------ dx = C + ----------- - --------------------------- + ----------------------- + ------------------------ + ---------------------------
 |  4                   4                     8                           4                         4                            8             
 | x  + 1                                                                                                                                      
 |                                                                                                                                             
/                                                                                                                                              
x3+1x4+1dx=C+log(x4+1)42log(x22x+1)8+2log(x2+2x+1)8+2atan(2x1)4+2atan(2x+1)4\int \frac{x^{3} + 1}{x^{4} + 1}\, dx = C + \frac{\log{\left(x^{4} + 1 \right)}}{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}
Gráfica
0.001.000.100.200.300.400.500.600.700.800.9002
Respuesta [src]
oo
\infty
=
=
oo
\infty
oo

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