Integral de (r^2-y^2)^(3/2) dy
Solución
Solución detallada
Vuelva a escribir el integrando:
( r 2 − y 2 ) 3 2 = r 2 r 2 − y 2 − y 2 r 2 − y 2 \left(r^{2} - y^{2}\right)^{\frac{3}{2}} = r^{2} \sqrt{r^{2} - y^{2}} - y^{2} \sqrt{r^{2} - y^{2}} ( r 2 − y 2 ) 2 3 = r 2 r 2 − y 2 − y 2 r 2 − y 2
Integramos término a término:
La integral del producto de una función por una constante es la constante por la integral de esta función:
∫ r 2 r 2 − y 2 d y = r 2 ∫ r 2 − y 2 d y \int r^{2} \sqrt{r^{2} - y^{2}}\, dy = r^{2} \int \sqrt{r^{2} - y^{2}}\, dy ∫ r 2 r 2 − y 2 d y = r 2 ∫ r 2 − y 2 d y
No puedo encontrar los pasos en la búsqueda de esta integral.
Pero la integral
{ − i r 2 acosh ( y r ) 2 − i r y 2 − 1 + y 2 r 2 + i y 3 2 r − 1 + y 2 r 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r 2 asin ( y r ) 2 + r y 1 − y 2 r 2 2 otherwese \begin{cases} - \frac{i r^{2} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{2} - \frac{i r y}{2 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{i y^{3}}{2 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r^{2} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{2} + \frac{r y \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{2} & \text{otherwese} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧ − 2 i r 2 acosh ( r y ) − 2 − 1 + r 2 y 2 i ry + 2 r − 1 + r 2 y 2 i y 3 2 r 2 asin ( r y ) + 2 ry 1 − r 2 y 2 for r 2 y 2 > 1 otherwese
Por lo tanto, el resultado es: r 2 ( { − i r 2 acosh ( y r ) 2 − i r y 2 − 1 + y 2 r 2 + i y 3 2 r − 1 + y 2 r 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r 2 asin ( y r ) 2 + r y 1 − y 2 r 2 2 otherwese ) r^{2} \left(\begin{cases} - \frac{i r^{2} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{2} - \frac{i r y}{2 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{i y^{3}}{2 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r^{2} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{2} + \frac{r y \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{2} & \text{otherwese} \end{cases}\right) r 2 ⎩ ⎨ ⎧ − 2 i r 2 acosh ( r y ) − 2 − 1 + r 2 y 2 i ry + 2 r − 1 + r 2 y 2 i y 3 2 r 2 asin ( r y ) + 2 ry 1 − r 2 y 2 for r 2 y 2 > 1 otherwese
La integral del producto de una función por una constante es la constante por la integral de esta función:
∫ ( − y 2 r 2 − y 2 ) d y = − ∫ y 2 r 2 − y 2 d y \int \left(- y^{2} \sqrt{r^{2} - y^{2}}\right)\, dy = - \int y^{2} \sqrt{r^{2} - y^{2}}\, dy ∫ ( − y 2 r 2 − y 2 ) d y = − ∫ y 2 r 2 − y 2 d y
No puedo encontrar los pasos en la búsqueda de esta integral.
Pero la integral
{ − i r 4 acosh ( y r ) 8 + i r 3 y 8 − 1 + y 2 r 2 − 3 i r y 3 8 − 1 + y 2 r 2 + i y 5 4 r − 1 + y 2 r 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r 4 asin ( y r ) 8 − r 3 y 8 1 − y 2 r 2 + 3 r y 3 8 1 − y 2 r 2 − y 5 4 r 1 − y 2 r 2 otherwese \begin{cases} - \frac{i r^{4} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{8} + \frac{i r^{3} y}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{3 i r y^{3}}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{i y^{5}}{4 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r^{4} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{8} - \frac{r^{3} y}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{3 r y^{3}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{y^{5}}{4 r \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{otherwese} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧ − 8 i r 4 acosh ( r y ) + 8 − 1 + r 2 y 2 i r 3 y − 8 − 1 + r 2 y 2 3 i r y 3 + 4 r − 1 + r 2 y 2 i y 5 8 r 4 asin ( r y ) − 8 1 − r 2 y 2 r 3 y + 8 1 − r 2 y 2 3 r y 3 − 4 r 1 − r 2 y 2 y 5 for r 2 y 2 > 1 otherwese
Por lo tanto, el resultado es: − { − i r 4 acosh ( y r ) 8 + i r 3 y 8 − 1 + y 2 r 2 − 3 i r y 3 8 − 1 + y 2 r 2 + i y 5 4 r − 1 + y 2 r 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r 4 asin ( y r ) 8 − r 3 y 8 1 − y 2 r 2 + 3 r y 3 8 1 − y 2 r 2 − y 5 4 r 1 − y 2 r 2 otherwese - \begin{cases} - \frac{i r^{4} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{8} + \frac{i r^{3} y}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{3 i r y^{3}}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{i y^{5}}{4 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r^{4} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{8} - \frac{r^{3} y}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{3 r y^{3}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{y^{5}}{4 r \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{otherwese} \end{cases} − ⎩ ⎨ ⎧ − 8 i r 4 acosh ( r y ) + 8 − 1 + r 2 y 2 i r 3 y − 8 − 1 + r 2 y 2 3 i r y 3 + 4 r − 1 + r 2 y 2 i y 5 8 r 4 asin ( r y ) − 8 1 − r 2 y 2 r 3 y + 8 1 − r 2 y 2 3 r y 3 − 4 r 1 − r 2 y 2 y 5 for r 2 y 2 > 1 otherwese
El resultado es: r 2 ( { − i r 2 acosh ( y r ) 2 − i r y 2 − 1 + y 2 r 2 + i y 3 2 r − 1 + y 2 r 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r 2 asin ( y r ) 2 + r y 1 − y 2 r 2 2 otherwese ) − { − i r 4 acosh ( y r ) 8 + i r 3 y 8 − 1 + y 2 r 2 − 3 i r y 3 8 − 1 + y 2 r 2 + i y 5 4 r − 1 + y 2 r 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r 4 asin ( y r ) 8 − r 3 y 8 1 − y 2 r 2 + 3 r y 3 8 1 − y 2 r 2 − y 5 4 r 1 − y 2 r 2 otherwese r^{2} \left(\begin{cases} - \frac{i r^{2} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{2} - \frac{i r y}{2 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{i y^{3}}{2 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r^{2} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{2} + \frac{r y \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{2} & \text{otherwese} \end{cases}\right) - \begin{cases} - \frac{i r^{4} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{8} + \frac{i r^{3} y}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{3 i r y^{3}}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{i y^{5}}{4 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r^{4} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{8} - \frac{r^{3} y}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{3 r y^{3}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{y^{5}}{4 r \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{otherwese} \end{cases} r 2 ⎩ ⎨ ⎧ − 2 i r 2 acosh ( r y ) − 2 − 1 + r 2 y 2 i ry + 2 r − 1 + r 2 y 2 i y 3 2 r 2 asin ( r y ) + 2 ry 1 − r 2 y 2 for r 2 y 2 > 1 otherwese − ⎩ ⎨ ⎧ − 8 i r 4 acosh ( r y ) + 8 − 1 + r 2 y 2 i r 3 y − 8 − 1 + r 2 y 2 3 i r y 3 + 4 r − 1 + r 2 y 2 i y 5 8 r 4 asin ( r y ) − 8 1 − r 2 y 2 r 3 y + 8 1 − r 2 y 2 3 r y 3 − 4 r 1 − r 2 y 2 y 5 for r 2 y 2 > 1 otherwese
Ahora simplificar:
{ i r ( − 3 r 3 acosh ( y r ) + 5 r 2 y − r 2 + y 2 r 2 − 2 y 3 − r 2 + y 2 r 2 ) 8 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r ( 3 r 3 asin ( y r ) + 5 r 2 y 1 − y 2 r 2 − 2 y 3 1 − y 2 r 2 ) 8 otherwese \begin{cases} \frac{i r \left(- 3 r^{3} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)} + 5 r^{2} y \sqrt{\frac{- r^{2} + y^{2}}{r^{2}}} - 2 y^{3} \sqrt{\frac{- r^{2} + y^{2}}{r^{2}}}\right)}{8} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r \left(3 r^{3} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)} + 5 r^{2} y \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}} - 2 y^{3} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}\right)}{8} & \text{otherwese} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧ 8 i r ( − 3 r 3 acosh ( r y ) + 5 r 2 y r 2 − r 2 + y 2 − 2 y 3 r 2 − r 2 + y 2 ) 8 r ( 3 r 3 asin ( r y ) + 5 r 2 y 1 − r 2 y 2 − 2 y 3 1 − r 2 y 2 ) for r 2 y 2 > 1 otherwese
Añadimos la constante de integración:
{ i r ( − 3 r 3 acosh ( y r ) + 5 r 2 y − r 2 + y 2 r 2 − 2 y 3 − r 2 + y 2 r 2 ) 8 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r ( 3 r 3 asin ( y r ) + 5 r 2 y 1 − y 2 r 2 − 2 y 3 1 − y 2 r 2 ) 8 otherwese + c o n s t a n t \begin{cases} \frac{i r \left(- 3 r^{3} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)} + 5 r^{2} y \sqrt{\frac{- r^{2} + y^{2}}{r^{2}}} - 2 y^{3} \sqrt{\frac{- r^{2} + y^{2}}{r^{2}}}\right)}{8} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r \left(3 r^{3} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)} + 5 r^{2} y \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}} - 2 y^{3} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}\right)}{8} & \text{otherwese} \end{cases}+ \mathrm{constant} ⎩ ⎨ ⎧ 8 i r ( − 3 r 3 acosh ( r y ) + 5 r 2 y r 2 − r 2 + y 2 − 2 y 3 r 2 − r 2 + y 2 ) 8 r ( 3 r 3 asin ( r y ) + 5 r 2 y 1 − r 2 y 2 − 2 y 3 1 − r 2 y 2 ) for r 2 y 2 > 1 otherwese + constant
Respuesta:
{ i r ( − 3 r 3 acosh ( y r ) + 5 r 2 y − r 2 + y 2 r 2 − 2 y 3 − r 2 + y 2 r 2 ) 8 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r ( 3 r 3 asin ( y r ) + 5 r 2 y 1 − y 2 r 2 − 2 y 3 1 − y 2 r 2 ) 8 otherwese + c o n s t a n t \begin{cases} \frac{i r \left(- 3 r^{3} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)} + 5 r^{2} y \sqrt{\frac{- r^{2} + y^{2}}{r^{2}}} - 2 y^{3} \sqrt{\frac{- r^{2} + y^{2}}{r^{2}}}\right)}{8} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r \left(3 r^{3} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)} + 5 r^{2} y \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}} - 2 y^{3} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}\right)}{8} & \text{otherwese} \end{cases}+ \mathrm{constant} ⎩ ⎨ ⎧ 8 i r ( − 3 r 3 acosh ( r y ) + 5 r 2 y r 2 − r 2 + y 2 − 2 y 3 r 2 − r 2 + y 2 ) 8 r ( 3 r 3 asin ( r y ) + 5 r 2 y 1 − r 2 y 2 − 2 y 3 1 − r 2 y 2 ) for r 2 y 2 > 1 otherwese + constant
Respuesta (Indefinida)
[src]
// 4 /y\ \
|| I*r *acosh|-| 3 5 3 | 2| | // 2 /y\ \
|| \r/ 3*I*r*y I*y I*y*r |y | | || I*r *acosh|-| 3 | 2| |
||- ------------- - ----------------- + ------------------- + ----------------- for |--| > 1| || \r/ I*y I*r*y |y | |
|| 8 _________ _________ _________ | 2| | ||- ------------- + ------------------- - ----------------- for |--| > 1|
|| / 2 / 2 / 2 |r | | || 2 _________ _________ | 2| |
/ || / y / y / y | || / 2 / 2 |r | |
| || 8* / -1 + -- 4*r* / -1 + -- 8* / -1 + -- | || / y / y |
| 3/2 || / 2 / 2 / 2 | || 2*r* / -1 + -- 2* / -1 + -- |
| / 2 2\ || \/ r \/ r \/ r | 2 || / 2 / 2 |
| \r - y / dy = C - |< | + r *|< \/ r \/ r |
| || 4 /y\ | || |
/ || r *asin|-| 5 3 3 | || ________ |
|| \r/ y y*r 3*r*y | || / 2 |
|| ---------- - ------------------ - ---------------- + ---------------- otherwise | || / y |
|| 8 ________ ________ ________ | || 2 /y\ r*y* / 1 - -- |
|| / 2 / 2 / 2 | || r *asin|-| / 2 |
|| / y / y / y | || \r/ \/ r |
|| 4*r* / 1 - -- 8* / 1 - -- 8* / 1 - -- | || ---------- + ------------------ otherwise |
|| / 2 / 2 / 2 | \\ 2 2 /
\\ \/ r \/ r \/ r /
∫ ( r 2 − y 2 ) 3 2 d y = C + r 2 ( { − i r 2 acosh ( y r ) 2 − i r y 2 − 1 + y 2 r 2 + i y 3 2 r − 1 + y 2 r 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r 2 asin ( y r ) 2 + r y 1 − y 2 r 2 2 otherwise ) − { − i r 4 acosh ( y r ) 8 + i r 3 y 8 − 1 + y 2 r 2 − 3 i r y 3 8 − 1 + y 2 r 2 + i y 5 4 r − 1 + y 2 r 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 r 4 asin ( y r ) 8 − r 3 y 8 1 − y 2 r 2 + 3 r y 3 8 1 − y 2 r 2 − y 5 4 r 1 − y 2 r 2 otherwise \int \left(r^{2} - y^{2}\right)^{\frac{3}{2}}\, dy = C + r^{2} \left(\begin{cases} - \frac{i r^{2} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{2} - \frac{i r y}{2 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{i y^{3}}{2 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r^{2} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{2} + \frac{r y \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{2} & \text{otherwise} \end{cases}\right) - \begin{cases} - \frac{i r^{4} \operatorname{acosh}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{8} + \frac{i r^{3} y}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{3 i r y^{3}}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{i y^{5}}{4 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{r^{4} \operatorname{asin}{\left(\frac{y}{r} \right)}}{8} - \frac{r^{3} y}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{3 r y^{3}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{y^{5}}{4 r \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{otherwise} \end{cases} ∫ ( r 2 − y 2 ) 2 3 d y = C + r 2 ⎩ ⎨ ⎧ − 2 i r 2 acosh ( r y ) − 2 − 1 + r 2 y 2 i ry + 2 r − 1 + r 2 y 2 i y 3 2 r 2 asin ( r y ) + 2 ry 1 − r 2 y 2 for r 2 y 2 > 1 otherwise − ⎩ ⎨ ⎧ − 8 i r 4 acosh ( r y ) + 8 − 1 + r 2 y 2 i r 3 y − 8 − 1 + r 2 y 2 3 i r y 3 + 4 r − 1 + r 2 y 2 i y 5 8 r 4 asin ( r y ) − 8 1 − r 2 y 2 r 3 y + 8 1 − r 2 y 2 3 r y 3 − 4 r 1 − r 2 y 2 y 5 for r 2 y 2 > 1 otherwise
/ 0
| /
| |
| | / 3 4 4 6 2 2 | 2|
| | | I*r 7*I*y 5*I*y I*y 5*I*r*y 21*I*r*y |y |
| | |- --------------- - ---------------- - ------------------- + ----------------- + -------------- + ----------------- for |--| > 1
| | | _________ 3/2 _________ 3/2 3/2 _________ | 2|
| | | / 2 / 2\ / 2 / 2\ / 2\ / 2 |r |
| | | / y | y | / y 3 | y | | y | / y
| | | / -1 + -- 8*r*|-1 + --| 4*r* / -1 + -- 4*r *|-1 + --| 8*|-1 + --| 8* / -1 + --
| | | / 2 | 2| / 2 | 2| | 2| / 2
| | | \/ r \ r / \/ r \ r / \ r / \/ r
| | | ___
| | | ________ ________ r*\/ 2
| | < / 2 / 2 dy for ------- > 0
| | | 3 / y 2 / y 2
| | | 5*r * / 1 - -- 3*r*y * / 1 - --
| | | 3 / 2 2 / 2 4
| | | 3*r \/ r 5*r*y \/ r y
| | | ---------------- + ------------------- - ---------------- - --------------------- + ------------------ otherwise
| | | ________ 8 ________ 4 ________
| | | / 2 / 2 / 2
| | | / y / y / y
| | | 8* / 1 - -- 8* / 1 - -- 4*r* / 1 - --
| | | / 2 / 2 / 2
| | \ \/ r \/ r \/ r
| |
| /
| ___
|-r*\/ 2
|---------
| 2
<
| ___
| -r*\/ 2
| ---------
| 2
| /
| |
| | / 3 4 4 6 2 2 | 2|
| | | I*r 7*I*y 5*I*y I*y 5*I*r*y 21*I*r*y |y |
| | |- --------------- - ---------------- - ------------------- + ----------------- + -------------- + ----------------- for |--| > 1
| | | _________ 3/2 _________ 3/2 3/2 _________ | 2|
| | | / 2 / 2\ / 2 / 2\ / 2\ / 2 |r |
| | | / y | y | / y 3 | y | | y | / y
| | | / -1 + -- 8*r*|-1 + --| 4*r* / -1 + -- 4*r *|-1 + --| 8*|-1 + --| 8* / -1 + --
| | | / 2 | 2| / 2 | 2| | 2| / 2
| | | \/ r \ r / \/ r \ r / \ r / \/ r
| | |
| | | ________ ________
|- | < / 2 / 2 dy otherwise
| | | 3 / y 2 / y
| | | 5*r * / 1 - -- 3*r*y * / 1 - --
| | | 3 / 2 2 / 2 4
| | | 3*r \/ r 5*r*y \/ r y
| | | ---------------- + ------------------- - ---------------- - --------------------- + ------------------ otherwise
| | | ________ 8 ________ 4 ________
| | | / 2 / 2 / 2
| | | / y / y / y
| | | 8* / 1 - -- 8* / 1 - -- 4*r* / 1 - --
| | | / 2 / 2 / 2
| | \ \/ r \/ r \/ r
| |
| /
\ 0
{ ∫ − 2 r 2 0 { − i r 3 − 1 + y 2 r 2 + 21 i r y 2 8 − 1 + y 2 r 2 + 5 i r y 2 8 ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 − 5 i y 4 4 r − 1 + y 2 r 2 − 7 i y 4 8 r ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 + i y 6 4 r 3 ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 5 r 3 1 − y 2 r 2 8 + 3 r 3 8 1 − y 2 r 2 − 3 r y 2 1 − y 2 r 2 4 − 5 r y 2 8 1 − y 2 r 2 + y 4 4 r 1 − y 2 r 2 otherwise d y for 2 r 2 > 0 − ∫ 0 − 2 r 2 { − i r 3 − 1 + y 2 r 2 + 21 i r y 2 8 − 1 + y 2 r 2 + 5 i r y 2 8 ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 − 5 i y 4 4 r − 1 + y 2 r 2 − 7 i y 4 8 r ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 + i y 6 4 r 3 ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 5 r 3 1 − y 2 r 2 8 + 3 r 3 8 1 − y 2 r 2 − 3 r y 2 1 − y 2 r 2 4 − 5 r y 2 8 1 − y 2 r 2 + y 4 4 r 1 − y 2 r 2 otherwise d y otherwise \begin{cases} \int\limits_{- \frac{\sqrt{2} r}{2}}^{0} \begin{cases} - \frac{i r^{3}}{\sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{21 i r y^{2}}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{5 i r y^{2}}{8 \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} - \frac{5 i y^{4}}{4 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{7 i y^{4}}{8 r \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} + \frac{i y^{6}}{4 r^{3} \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{5 r^{3} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{8} + \frac{3 r^{3}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{3 r y^{2} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{4} - \frac{5 r y^{2}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{y^{4}}{4 r \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{otherwise} \end{cases}\, dy & \text{for}\: \frac{\sqrt{2} r}{2} > 0 \\- \int\limits_{0}^{- \frac{\sqrt{2} r}{2}} \begin{cases} - \frac{i r^{3}}{\sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{21 i r y^{2}}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{5 i r y^{2}}{8 \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} - \frac{5 i y^{4}}{4 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{7 i y^{4}}{8 r \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} + \frac{i y^{6}}{4 r^{3} \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{5 r^{3} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{8} + \frac{3 r^{3}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{3 r y^{2} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{4} - \frac{5 r y^{2}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{y^{4}}{4 r \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{otherwise} \end{cases}\, dy & \text{otherwise} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧ − 2 2 r ∫ 0 ⎩ ⎨ ⎧ − − 1 + r 2 y 2 i r 3 + 8 − 1 + r 2 y 2 21 i r y 2 + 8 ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 5 i r y 2 − 4 r − 1 + r 2 y 2 5 i y 4 − 8 r ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 7 i y 4 + 4 r 3 ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 i y 6 8 5 r 3 1 − r 2 y 2 + 8 1 − r 2 y 2 3 r 3 − 4 3 r y 2 1 − r 2 y 2 − 8 1 − r 2 y 2 5 r y 2 + 4 r 1 − r 2 y 2 y 4 for r 2 y 2 > 1 otherwise d y − 0 ∫ − 2 2 r ⎩ ⎨ ⎧ − − 1 + r 2 y 2 i r 3 + 8 − 1 + r 2 y 2 21 i r y 2 + 8 ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 5 i r y 2 − 4 r − 1 + r 2 y 2 5 i y 4 − 8 r ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 7 i y 4 + 4 r 3 ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 i y 6 8 5 r 3 1 − r 2 y 2 + 8 1 − r 2 y 2 3 r 3 − 4 3 r y 2 1 − r 2 y 2 − 8 1 − r 2 y 2 5 r y 2 + 4 r 1 − r 2 y 2 y 4 for r 2 y 2 > 1 otherwise d y for 2 2 r > 0 otherwise
=
/ 0
| /
| |
| | / 3 4 4 6 2 2 | 2|
| | | I*r 7*I*y 5*I*y I*y 5*I*r*y 21*I*r*y |y |
| | |- --------------- - ---------------- - ------------------- + ----------------- + -------------- + ----------------- for |--| > 1
| | | _________ 3/2 _________ 3/2 3/2 _________ | 2|
| | | / 2 / 2\ / 2 / 2\ / 2\ / 2 |r |
| | | / y | y | / y 3 | y | | y | / y
| | | / -1 + -- 8*r*|-1 + --| 4*r* / -1 + -- 4*r *|-1 + --| 8*|-1 + --| 8* / -1 + --
| | | / 2 | 2| / 2 | 2| | 2| / 2
| | | \/ r \ r / \/ r \ r / \ r / \/ r
| | | ___
| | | ________ ________ r*\/ 2
| | < / 2 / 2 dy for ------- > 0
| | | 3 / y 2 / y 2
| | | 5*r * / 1 - -- 3*r*y * / 1 - --
| | | 3 / 2 2 / 2 4
| | | 3*r \/ r 5*r*y \/ r y
| | | ---------------- + ------------------- - ---------------- - --------------------- + ------------------ otherwise
| | | ________ 8 ________ 4 ________
| | | / 2 / 2 / 2
| | | / y / y / y
| | | 8* / 1 - -- 8* / 1 - -- 4*r* / 1 - --
| | | / 2 / 2 / 2
| | \ \/ r \/ r \/ r
| |
| /
| ___
|-r*\/ 2
|---------
| 2
<
| ___
| -r*\/ 2
| ---------
| 2
| /
| |
| | / 3 4 4 6 2 2 | 2|
| | | I*r 7*I*y 5*I*y I*y 5*I*r*y 21*I*r*y |y |
| | |- --------------- - ---------------- - ------------------- + ----------------- + -------------- + ----------------- for |--| > 1
| | | _________ 3/2 _________ 3/2 3/2 _________ | 2|
| | | / 2 / 2\ / 2 / 2\ / 2\ / 2 |r |
| | | / y | y | / y 3 | y | | y | / y
| | | / -1 + -- 8*r*|-1 + --| 4*r* / -1 + -- 4*r *|-1 + --| 8*|-1 + --| 8* / -1 + --
| | | / 2 | 2| / 2 | 2| | 2| / 2
| | | \/ r \ r / \/ r \ r / \ r / \/ r
| | |
| | | ________ ________
|- | < / 2 / 2 dy otherwise
| | | 3 / y 2 / y
| | | 5*r * / 1 - -- 3*r*y * / 1 - --
| | | 3 / 2 2 / 2 4
| | | 3*r \/ r 5*r*y \/ r y
| | | ---------------- + ------------------- - ---------------- - --------------------- + ------------------ otherwise
| | | ________ 8 ________ 4 ________
| | | / 2 / 2 / 2
| | | / y / y / y
| | | 8* / 1 - -- 8* / 1 - -- 4*r* / 1 - --
| | | / 2 / 2 / 2
| | \ \/ r \/ r \/ r
| |
| /
\ 0
{ ∫ − 2 r 2 0 { − i r 3 − 1 + y 2 r 2 + 21 i r y 2 8 − 1 + y 2 r 2 + 5 i r y 2 8 ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 − 5 i y 4 4 r − 1 + y 2 r 2 − 7 i y 4 8 r ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 + i y 6 4 r 3 ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 5 r 3 1 − y 2 r 2 8 + 3 r 3 8 1 − y 2 r 2 − 3 r y 2 1 − y 2 r 2 4 − 5 r y 2 8 1 − y 2 r 2 + y 4 4 r 1 − y 2 r 2 otherwise d y for 2 r 2 > 0 − ∫ 0 − 2 r 2 { − i r 3 − 1 + y 2 r 2 + 21 i r y 2 8 − 1 + y 2 r 2 + 5 i r y 2 8 ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 − 5 i y 4 4 r − 1 + y 2 r 2 − 7 i y 4 8 r ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 + i y 6 4 r 3 ( − 1 + y 2 r 2 ) 3 2 for ∣ y 2 r 2 ∣ > 1 5 r 3 1 − y 2 r 2 8 + 3 r 3 8 1 − y 2 r 2 − 3 r y 2 1 − y 2 r 2 4 − 5 r y 2 8 1 − y 2 r 2 + y 4 4 r 1 − y 2 r 2 otherwise d y otherwise \begin{cases} \int\limits_{- \frac{\sqrt{2} r}{2}}^{0} \begin{cases} - \frac{i r^{3}}{\sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{21 i r y^{2}}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{5 i r y^{2}}{8 \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} - \frac{5 i y^{4}}{4 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{7 i y^{4}}{8 r \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} + \frac{i y^{6}}{4 r^{3} \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{5 r^{3} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{8} + \frac{3 r^{3}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{3 r y^{2} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{4} - \frac{5 r y^{2}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{y^{4}}{4 r \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{otherwise} \end{cases}\, dy & \text{for}\: \frac{\sqrt{2} r}{2} > 0 \\- \int\limits_{0}^{- \frac{\sqrt{2} r}{2}} \begin{cases} - \frac{i r^{3}}{\sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{21 i r y^{2}}{8 \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{5 i r y^{2}}{8 \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} - \frac{5 i y^{4}}{4 r \sqrt{-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{7 i y^{4}}{8 r \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} + \frac{i y^{6}}{4 r^{3} \left(-1 + \frac{y^{2}}{r^{2}}\right)^{\frac{3}{2}}} & \text{for}\: \left|{\frac{y^{2}}{r^{2}}}\right| > 1 \\\frac{5 r^{3} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{8} + \frac{3 r^{3}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} - \frac{3 r y^{2} \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}}{4} - \frac{5 r y^{2}}{8 \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} + \frac{y^{4}}{4 r \sqrt{1 - \frac{y^{2}}{r^{2}}}} & \text{otherwise} \end{cases}\, dy & \text{otherwise} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧ − 2 2 r ∫ 0 ⎩ ⎨ ⎧ − − 1 + r 2 y 2 i r 3 + 8 − 1 + r 2 y 2 21 i r y 2 + 8 ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 5 i r y 2 − 4 r − 1 + r 2 y 2 5 i y 4 − 8 r ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 7 i y 4 + 4 r 3 ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 i y 6 8 5 r 3 1 − r 2 y 2 + 8 1 − r 2 y 2 3 r 3 − 4 3 r y 2 1 − r 2 y 2 − 8 1 − r 2 y 2 5 r y 2 + 4 r 1 − r 2 y 2 y 4 for r 2 y 2 > 1 otherwise d y − 0 ∫ − 2 2 r ⎩ ⎨ ⎧ − − 1 + r 2 y 2 i r 3 + 8 − 1 + r 2 y 2 21 i r y 2 + 8 ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 5 i r y 2 − 4 r − 1 + r 2 y 2 5 i y 4 − 8 r ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 7 i y 4 + 4 r 3 ( − 1 + r 2 y 2 ) 2 3 i y 6 8 5 r 3 1 − r 2 y 2 + 8 1 − r 2 y 2 3 r 3 − 4 3 r y 2 1 − r 2 y 2 − 8 1 − r 2 y 2 5 r y 2 + 4 r 1 − r 2 y 2 y 4 for r 2 y 2 > 1 otherwise d y for 2 2 r > 0 otherwise
Piecewise((Integral(Piecewise((-i*r^3/sqrt(-1 + y^2/r^2) - 7*i*y^4/(8*r*(-1 + y^2/r^2)^(3/2)) - 5*i*y^4/(4*r*sqrt(-1 + y^2/r^2)) + i*y^6/(4*r^3*(-1 + y^2/r^2)^(3/2)) + 5*i*r*y^2/(8*(-1 + y^2/r^2)^(3/2)) + 21*i*r*y^2/(8*sqrt(-1 + y^2/r^2)), |y^2/r^2| > 1), (3*r^3/(8*sqrt(1 - y^2/r^2)) + 5*r^3*sqrt(1 - y^2/r^2)/8 - 5*r*y^2/(8*sqrt(1 - y^2/r^2)) - 3*r*y^2*sqrt(1 - y^2/r^2)/4 + y^4/(4*r*sqrt(1 - y^2/r^2)), True)), (y, -r*sqrt(2)/2, 0)), r*sqrt(2)/2 > 0), (-Integral(Piecewise((-i*r^3/sqrt(-1 + y^2/r^2) - 7*i*y^4/(8*r*(-1 + y^2/r^2)^(3/2)) - 5*i*y^4/(4*r*sqrt(-1 + y^2/r^2)) + i*y^6/(4*r^3*(-1 + y^2/r^2)^(3/2)) + 5*i*r*y^2/(8*(-1 + y^2/r^2)^(3/2)) + 21*i*r*y^2/(8*sqrt(-1 + y^2/r^2)), |y^2/r^2| > 1), (3*r^3/(8*sqrt(1 - y^2/r^2)) + 5*r^3*sqrt(1 - y^2/r^2)/8 - 5*r*y^2/(8*sqrt(1 - y^2/r^2)) - 3*r*y^2*sqrt(1 - y^2/r^2)/4 + y^4/(4*r*sqrt(1 - y^2/r^2)), True)), (y, 0, -r*sqrt(2)/2)), True))
Estos ejemplos se pueden aplicar para introducción de los límites de integración inferior y superior.