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Integral de (2-x)/(x^3*sqrt(x^2-1)) dx

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
 oo                  
  /                  
 |                   
 |      2 - x        
 |  -------------- dx
 |        ________   
 |   3   /  2        
 |  x *\/  x  - 1    
 |                   
/                    
1                    
12xx3x21dx\int\limits_{1}^{\infty} \frac{2 - x}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}\, dx
Integral((2 - x)/((x^3*sqrt(x^2 - 1))), (x, 1, oo))
Solución detallada
  1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

    Método #1

    1. que u=xu = - x.

      Luego que du=dxdu = - dx y ponemos dudu:

      u+2u3u21du\int \frac{u + 2}{u^{3} \sqrt{u^{2} - 1}}\, du

      1. Vuelva a escribir el integrando:

        u+2u3u21=1u2u21+2u3u21\frac{u + 2}{u^{3} \sqrt{u^{2} - 1}} = \frac{1}{u^{2} \sqrt{u^{2} - 1}} + \frac{2}{u^{3} \sqrt{u^{2} - 1}}

      2. Integramos término a término:

          TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=sec(_theta), rewritten=cos(_theta), substep=TrigRule(func='cos', arg=_theta, context=cos(_theta), symbol=_theta), restriction=(_u > -1) & (_u < 1), context=1/(_u**2*sqrt(_u**2 - 1)), symbol=_u)

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

          2u3u21du=21u3u21du\int \frac{2}{u^{3} \sqrt{u^{2} - 1}}\, du = 2 \int \frac{1}{u^{3} \sqrt{u^{2} - 1}}\, du

            TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=sec(_theta), rewritten=cos(_theta)**2, substep=RewriteRule(rewritten=cos(2*_theta)/2 + 1/2, substep=AddRule(substeps=[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=1/2, context=1/2, symbol=_theta)], context=cos(2*_theta)/2 + 1/2, symbol=_theta), context=cos(_theta)**2, symbol=_theta), restriction=(_u > -1) & (_u < 1), context=1/(_u**3*sqrt(_u**2 - 1)), symbol=_u)

          Por lo tanto, el resultado es: 2({acos(1u)2+11u22uforu>1u<1)2 \left(\begin{cases} \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{u} \right)}}{2} + \frac{\sqrt{1 - \frac{1}{u^{2}}}}{2 u} & \text{for}\: u > -1 \wedge u < 1 \end{cases}\right)

        El resultado es: {u21uforu>1u<1+2({acos(1u)2+11u22uforu>1u<1)\begin{cases} \frac{\sqrt{u^{2} - 1}}{u} & \text{for}\: u > -1 \wedge u < 1 \end{cases} + 2 \left(\begin{cases} \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{u} \right)}}{2} + \frac{\sqrt{1 - \frac{1}{u^{2}}}}{2 u} & \text{for}\: u > -1 \wedge u < 1 \end{cases}\right)

      Si ahora sustituir uu más en:

      {x21xforx>1x<1+2({acos(1x)211x22xforx>1x<1)\begin{cases} - \frac{\sqrt{x^{2} - 1}}{x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases} + 2 \left(\begin{cases} \frac{\operatorname{acos}{\left(- \frac{1}{x} \right)}}{2} - \frac{\sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}}}{2 x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}\right)

    Método #2

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      2xx3x21=x2x3x21\frac{2 - x}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}} = - \frac{x - 2}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}

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

      (x2x3x21)dx=x2x3x21dx\int \left(- \frac{x - 2}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}\right)\, dx = - \int \frac{x - 2}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}\, dx

      1. Vuelva a escribir el integrando:

        x2x3x21=1x2x212x3x21\frac{x - 2}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}} = \frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}} - \frac{2}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}

      2. Integramos término a término:

          TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=sec(_theta), rewritten=cos(_theta), substep=TrigRule(func='cos', arg=_theta, context=cos(_theta), symbol=_theta), restriction=(x > -1) & (x < 1), context=1/(x**2*sqrt(x**2 - 1)), symbol=x)

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

          (2x3x21)dx=21x3x21dx\int \left(- \frac{2}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}\right)\, dx = - 2 \int \frac{1}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}\, dx

            TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=sec(_theta), rewritten=cos(_theta)**2, substep=RewriteRule(rewritten=cos(2*_theta)/2 + 1/2, substep=AddRule(substeps=[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=1/2, context=1/2, symbol=_theta)], context=cos(2*_theta)/2 + 1/2, symbol=_theta), context=cos(_theta)**2, symbol=_theta), restriction=(x > -1) & (x < 1), context=1/(x**3*sqrt(x**2 - 1)), symbol=x)

          Por lo tanto, el resultado es: 2({acos(1x)2+11x22xforx>1x<1)- 2 \left(\begin{cases} \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{x} \right)}}{2} + \frac{\sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}}}{2 x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}\right)

        El resultado es: {x21xforx>1x<12({acos(1x)2+11x22xforx>1x<1)\begin{cases} \frac{\sqrt{x^{2} - 1}}{x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases} - 2 \left(\begin{cases} \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{x} \right)}}{2} + \frac{\sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}}}{2 x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}\right)

      Por lo tanto, el resultado es: {x21xforx>1x<1+2({acos(1x)2+11x22xforx>1x<1)- \begin{cases} \frac{\sqrt{x^{2} - 1}}{x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases} + 2 \left(\begin{cases} \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{x} \right)}}{2} + \frac{\sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}}}{2 x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}\right)

    Método #3

    1. Vuelva a escribir el integrando:

      2xx3x21=1x2x21+2x3x21\frac{2 - x}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}} = - \frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}} + \frac{2}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}

    2. Integramos término a término:

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

        (1x2x21)dx=1x2x21dx\int \left(- \frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}}\right)\, dx = - \int \frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}}\, dx

          TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=sec(_theta), rewritten=cos(_theta), substep=TrigRule(func='cos', arg=_theta, context=cos(_theta), symbol=_theta), restriction=(x > -1) & (x < 1), context=1/(x**2*sqrt(x**2 - 1)), symbol=x)

        Por lo tanto, el resultado es: {x21xforx>1x<1- \begin{cases} \frac{\sqrt{x^{2} - 1}}{x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}

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

        2x3x21dx=21x3x21dx\int \frac{2}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}\, dx = 2 \int \frac{1}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}\, dx

          TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=sec(_theta), rewritten=cos(_theta)**2, substep=RewriteRule(rewritten=cos(2*_theta)/2 + 1/2, substep=AddRule(substeps=[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=1/2, context=1/2, symbol=_theta)], context=cos(2*_theta)/2 + 1/2, symbol=_theta), context=cos(_theta)**2, symbol=_theta), restriction=(x > -1) & (x < 1), context=1/(x**3*sqrt(x**2 - 1)), symbol=x)

        Por lo tanto, el resultado es: 2({acos(1x)2+11x22xforx>1x<1)2 \left(\begin{cases} \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{x} \right)}}{2} + \frac{\sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}}}{2 x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}\right)

      El resultado es: {x21xforx>1x<1+2({acos(1x)2+11x22xforx>1x<1)- \begin{cases} \frac{\sqrt{x^{2} - 1}}{x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases} + 2 \left(\begin{cases} \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{x} \right)}}{2} + \frac{\sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}}}{2 x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}\right)

  2. Ahora simplificar:

    {xacos(1x)11x2x21xforx>1x<1\begin{cases} \frac{x \operatorname{acos}{\left(- \frac{1}{x} \right)} - \sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}} - \sqrt{x^{2} - 1}}{x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}

  3. Añadimos la constante de integración:

    {xacos(1x)11x2x21xforx>1x<1+constant\begin{cases} \frac{x \operatorname{acos}{\left(- \frac{1}{x} \right)} - \sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}} - \sqrt{x^{2} - 1}}{x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}+ \mathrm{constant}


Respuesta:

{xacos(1x)11x2x21xforx>1x<1+constant\begin{cases} \frac{x \operatorname{acos}{\left(- \frac{1}{x} \right)} - \sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}} - \sqrt{x^{2} - 1}}{x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}+ \mathrm{constant}

Respuesta (Indefinida) [src]
  /                          //                 ________                        \                                            
 |                           ||                /     1                          |   //    _________                         \
 |     2 - x                 ||    /-1 \      /  1 - --                         |   ||   /       2                          |
 | -------------- dx = C + 2*| -1, x < 1)|
 |  3   /  2                 ||--------- - -------------  for And(x > -1, x < 1)|   \\      x                               /
 | x *\/  x  - 1             \\    2            2*x                             /                                            
 |                                                                                                                           
/                                                                                                                            
2xx3x21dx=C+{x21xforx>1x<1+2({acos(1x)211x22xforx>1x<1)\int \frac{2 - x}{x^{3} \sqrt{x^{2} - 1}}\, dx = C + \begin{cases} - \frac{\sqrt{x^{2} - 1}}{x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases} + 2 \left(\begin{cases} \frac{\operatorname{acos}{\left(- \frac{1}{x} \right)}}{2} - \frac{\sqrt{1 - \frac{1}{x^{2}}}}{2 x} & \text{for}\: x > -1 \wedge x < 1 \end{cases}\right)
Respuesta [src]
     pi
-1 + --
     2 
1+π2-1 + \frac{\pi}{2}
=
=
     pi
-1 + --
     2 
1+π2-1 + \frac{\pi}{2}
-1 + pi/2

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