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3. \( \int \frac{\left(3 x^{3}-4 x^{2}+3 x\right)}{x^{2}+1} d x \)

Ask by Griffin Hampton. in Colombia
Mar 11,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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La integral es \( \frac{3x^{2}}{2}-4x+4\arctan(x) + C \).

Solución

Calculate the integral \( \int \frac{(3x^3-4x^2+3x)}{x^2+1} dx \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using formulas and rules: \(\int \frac{\left(3x^{3}-4x^{2}+3x\right)}{x^{2}+1} dx\) - step1: Remove the parentheses: \(\int \frac{3x^{3}-4x^{2}+3x}{x^{2}+1} dx\) - step2: Rewrite the fraction: \(\int \left(3x-4+\frac{4}{x^{2}+1}\right) dx\) - step3: Use properties of integrals: \(\int \left(3x-4\right) dx+\int \frac{4}{x^{2}+1} dx\) - step4: Evaluate the integral: \(\frac{3x^{2}}{2}-4x+\int \frac{4}{x^{2}+1} dx\) - step5: Evaluate the integral: \(\frac{3x^{2}}{2}-4x+4\arctan\left(x\right)\) - step6: Add the constant of integral C: \(\frac{3x^{2}}{2}-4x+4\arctan\left(x\right) + C, C \in \mathbb{R}\) La integral de \( \frac{3x^{3}-4x^{2}+3x}{x^{2}+1} \) con respecto a \( x \) es \( \frac{3x^{2}}{2}-4x+4\arctan(x) + C \), donde \( C \) es una constante real.

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Beyond the Answer

To solve the integral \( \int \frac{3 x^{3} - 4 x^{2} + 3 x}{x^{2} + 1} \, dx \), we first perform polynomial long division, as the degree of the numerator is greater than the degree of the denominator. 1. Divide \( 3 x^{3} - 4 x^{2} + 3 x \) by \( x^{2}+1 \): - The first term: \( 3x \) (since \( \frac{3x^3}{x^2} = 3x \)). - Multiply \( 3x \) by \( x^2 + 1 \) yielding \( 3x^3 + 3x \). - Subtract: \( (3x^3 - 4x^2 + 3x) - (3x^3 + 3x) = -4x^2 \). 2. Now, we have \( -4x^2 \) left, which we can now integrate separately: \[ \int \left( 3x + \frac{-4x^2}{x^2 + 1} \right) dx = \int 3x \, dx + \int \frac{-4x^2}{x^2 + 1} \, dx. \] 3. The first integral is straightforward: \[ \int 3x \, dx = \frac{3x^2}{2} + C_1. \] 4. For the second part, we can simplify: \[ \frac{-4x^2}{x^2 + 1} = -4 + \frac{4}{x^2 + 1}. \] 5. Thus, we need to integrate: \[ \int -4 \, dx + \int \frac{4}{x^2 + 1} \, dx = -4x + 4 \tan^{-1}(x) + C_2. \] 6. Combine all parts: \[ \int \frac{3 x^{3} - 4 x^{2} + 3 x}{x^{2} + 1} \, dx = \frac{3x^2}{2} - 4x + 4 \tan^{-1}(x) + C. \] Therefore, the final answer is: \[ \frac{3x^2}{2} - 4x + 4 \tan^{-1}(x) + C. \]

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