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\( \int \frac { e ^ { - x } } { e ^ { - x } - 2 } \)

Ask by Mann Cole. in Italy
Mar 11,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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L'integrale \( \int \frac{e^{-x}}{e^{-x} - 2} \, dx \) si risolve sostituendo \( u = e^{-x} \), che porta all'integrale \( -\ln |e^{-x} - 2| + C \).

Solución

Consideriamo l'integrale \[ I = \int \frac{e^{-x}}{e^{-x} - 2} \, dx. \] **1. Sostituzione** Scegliamo la sostituzione \[ u = e^{-x}. \] Derivando rispetto a \( x \) otteniamo \[ \frac{du}{dx} = -e^{-x} = -u \quad \Rightarrow \quad dx = -\frac{du}{u}. \] **2. Sostituire nell'integrale** Sostituendo \( u = e^{-x} \) e \( dx = -\frac{du}{u} \) otteniamo: \[ I = \int \frac{u}{u - 2} \left(-\frac{du}{u}\right) = -\int \frac{1}{u - 2} \, du. \] **3. Calcolo dell'integrale** L'integrale \[ \int \frac{1}{u - 2} \, du \] è un integrale notevole e la sua antiderivata è \[ \int \frac{1}{u - 2} \, du = \ln |u-2| + C. \] Pertanto \[ I = -\ln |u-2| + C. \] **4. Tornare alla variabile \( x \)** Ricordiamo che \( u = e^{-x} \). Allora si ha \[ I = -\ln |e^{-x} - 2| + C. \] **Risultato finale** \[ \boxed{-\ln \left| e^{-x} - 2 \right| + C.} \]

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To solve the integral \( \int \frac { e ^ { - x } } { e ^ { - x } - 2 } \, dx \), let’s start by simplifying the integrand. Notice that we can rewrite the denominator. A convenient substitution is to let \( u = e^{-x} \), which transforms our integral into \( \int \frac{u}{u - 2} (-du) \). This simplifies to \( -\int \frac{u}{u - 2} \, du \). Performing polynomial long division on \( \frac{u}{u - 2} \), we can express it as \( 1 + \frac{2}{u - 2} \). Thus, our integral becomes: \[ -\int \left( 1 + \frac{2}{u - 2} \right) du = -\int 1 \, du - 2\int \frac{1}{u - 2} \, du \] This evaluates to: \[ -u - 2\ln|u - 2| + C \] Now back-substituting \( u = e^{-x} \), we have: \[ -e^{-x} - 2\ln|e^{-x} - 2| + C \] To recap, the solution to our integral is: \[ -e^{-x} - 2\ln|e^{-x} - 2| + C \] This is both elegant and provides insight into how exponential functions interact with logarithmic expressions!

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