Sr Examen

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Integral de x^3*arccos3x dx

Límites de integración:

interior superior
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
  1                
  /                
 |                 
 |   3             
 |  x *acos(3*x) dx
 |                 
/                  
0                  
$$\int\limits_{0}^{1} x^{3} \operatorname{acos}{\left(3 x \right)}\, dx$$
Integral(x^3*acos(3*x), (x, 0, 1))
Solución detallada
  1. Usamos la integración por partes:

    que y que .

    Entonces .

    Para buscar :

    1. Integral es when :

    Ahora resolvemos podintegral.

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

      TrigSubstitutionRule(theta=_theta, func=sin(_theta)/3, rewritten=sin(_theta)**4/243, substep=ConstantTimesRule(constant=1/243, other=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), context=sin(_theta)**4/243, symbol=_theta), restriction=(x > -1/3) & (x < 1/3), context=x**4/sqrt(1 - 9*x**2), symbol=x)

    Por lo tanto, el resultado es:

  3. Ahora simplificar:

  4. Añadimos la constante de integración:


Respuesta:

Respuesta (Indefinida) [src]
                           //                 __________        __________                                        \               
                           ||                /        2        /        2  /        2\                            |               
  /                      3*| -1/3, x < 1/3)|    4          
 |  3                      \\   648            162                     648                                        /   x *acos(3*x)
 | x *acos(3*x) dx = C + ------------------------------------------------------------------------------------------ + ------------
 |                                                                   4                                                     4      
/                                                                                                                                 
$$\int x^{3} \operatorname{acos}{\left(3 x \right)}\, dx = C + \frac{x^{4} \operatorname{acos}{\left(3 x \right)}}{4} + \frac{3 \left(\begin{cases} \frac{x \left(1 - 18 x^{2}\right) \sqrt{1 - 9 x^{2}}}{648} - \frac{x \sqrt{1 - 9 x^{2}}}{162} + \frac{\operatorname{asin}{\left(3 x \right)}}{648} & \text{for}\: x > - \frac{1}{3} \wedge x < \frac{1}{3} \end{cases}\right)}{4}$$
Gráfica
Respuesta [src]
                           ___
 pi    215*acos(3)   7*I*\/ 2 
---- + ----------- - ---------
1728       864          144   
$$\frac{\pi}{1728} - \frac{7 \sqrt{2} i}{144} + \frac{215 \operatorname{acos}{\left(3 \right)}}{864}$$
=
=
                           ___
 pi    215*acos(3)   7*I*\/ 2 
---- + ----------- - ---------
1728       864          144   
$$\frac{\pi}{1728} - \frac{7 \sqrt{2} i}{144} + \frac{215 \operatorname{acos}{\left(3 \right)}}{864}$$
pi/1728 + 215*acos(3)/864 - 7*i*sqrt(2)/144
Respuesta numérica [src]
(0.00179673595299029 + 0.369886719553225j)
(0.00179673595299029 + 0.369886719553225j)

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