Pregunta
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Calcule las siguientes integrales, utilizando sustitucionits trigonométricas 40. \( \int \sqrt{1-x^{2}} d x \) 41. \( \int \sqrt{4-x^{2}} d x \) 42. \( \int \frac{d x}{x^{2} \sqrt{4+x^{2}}} \) 43. \( \int \sqrt{\left(x^{2}-1\right)^{3}} d x \) 44. \( \int x^{2} \sqrt{x^{2}-4} d x \) 45. \( \int \frac{1}{\sqrt{e^{2}-1} d x} \) 46. \( \int \frac{d x}{x \sqrt{16+x^{2}}} \) 47. \( \int \frac{\sqrt{x^{2}+1} d x}{x^{2}} d x \)

Ask by Parsons Ray. in Dominican Republic
Mar 11,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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Aquí están las soluciones a las integrales utilizando sustituciones trigonométricas: 40. \( \int \sqrt{1-x^{2}} d x = \frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-1} + \frac{1}{2}\arcsin(x) + C \) 41. \( \int \sqrt{4-x^{2}} d x = \frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-4} + 2\arcsin\left(\frac{x}{2}\right) + C \) 42. \( \int \frac{d x}{x^{2} \sqrt{4+x^{2}}} = -\frac{\sqrt{4+x^{2}}}{4x} + C \) 43. \( \int \sqrt{\left(x^{2}-1\right)^{3}} d x \) no se puede resolver en un tiempo razonable. 44. \( \int x^{2} \sqrt{x^{2}-4} d x = \frac{1}{4}x^{3}\sqrt{x^{2}-4} - \frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-4} - 2\ln{\left|x+\sqrt{x^{2}-4}\right|} + C \) 45. \( \int \frac{1}{\sqrt{e^{2}-1}} d x = \frac{\sqrt{e^{2}-1} \times x}{e^{2}-1} + C \) 46. \( \int \frac{d x}{x \sqrt{16+x^{2}}} = -\frac{1}{4}\ln{\left|\frac{4+\sqrt{16+x^{2}}}{x}\right|} + C \) 47. \( \int \frac{\sqrt{x^{2}+1} d x}{x^{2}} = \ln{(x+\sqrt{1+x^{2}})} - \frac{\sqrt{1+x^{2}}}{x} + C \) Si necesitas más detalles sobre alguna integral, házmelo saber.

Solución

Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using formulas and rules: \(\int \frac{\sqrt{x^{2}+1}}{x^{2}} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(\ln{\left(x+\sqrt{1^{2}+x^{2}}\right)}-\frac{\sqrt{1^{2}+x^{2}}}{x}\) - step2: Evaluate the power: \(\ln{\left(x+\sqrt{1+x^{2}}\right)}-\frac{\sqrt{1^{2}+x^{2}}}{x}\) - step3: Evaluate the power: \(\ln{\left(x+\sqrt{1+x^{2}}\right)}-\frac{\sqrt{1+x^{2}}}{x}\) - step4: Add the constant of integral C: \(\ln{\left(x+\sqrt{1+x^{2}}\right)}-\frac{\sqrt{1+x^{2}}}{x} + C, C \in \mathbb{R}\) Calculate the integral \( \int \sqrt{4-x^{2}} d x \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using formulas and rules: \(\int \sqrt{4-x^{2}} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(\frac{x}{2}\sqrt{x^{2}-2^{2}}+\frac{2^{2}}{2}\arcsin\left(\frac{x}{2}\right)\) - step2: Evaluate the power: \(\frac{x}{2}\sqrt{x^{2}-4}+\frac{2^{2}}{2}\arcsin\left(\frac{x}{2}\right)\) - step3: Reduce the fraction: \(\frac{x}{2}\sqrt{x^{2}-4}+2\arcsin\left(\frac{x}{2}\right)\) - step4: Multiply the terms: \(\frac{x\sqrt{x^{2}-4}}{2}+2\arcsin\left(\frac{x}{2}\right)\) - step5: Simplify the expression: \(\frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-4}+2\arcsin\left(\frac{x}{2}\right)\) - step6: Add the constant of integral C: \(\frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-4}+2\arcsin\left(\frac{x}{2}\right) + C, C \in \mathbb{R}\) Calculate the integral \( \int \sqrt{1-x^{2}} d x \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using formulas and rules: \(\int \sqrt{1-x^{2}} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(\frac{x}{2}\sqrt{x^{2}-1^{2}}+\frac{1^{2}}{2}\arcsin\left(x\right)\) - step2: Evaluate the power: \(\frac{x}{2}\sqrt{x^{2}-1}+\frac{1^{2}}{2}\arcsin\left(x\right)\) - step3: Evaluate the power: \(\frac{x}{2}\sqrt{x^{2}-1}+\frac{1}{2}\arcsin\left(x\right)\) - step4: Multiply the terms: \(\frac{x\sqrt{x^{2}-1}}{2}+\frac{1}{2}\arcsin\left(x\right)\) - step5: Simplify the expression: \(\frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-1}+\frac{1}{2}\arcsin\left(x\right)\) - step6: Add the constant of integral C: \(\frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-1}+\frac{1}{2}\arcsin\left(x\right) + C, C \in \mathbb{R}\) Calculate the integral \( \int \frac{1}{\sqrt{e^{2}-1}} d x \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Solution: \(\int \frac{1}{\sqrt{e^{2}-1}} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(\frac{\sqrt{e^{2}-1}}{e^{2}-1}\times x\) - step2: Simplify: \(\frac{\sqrt{e^{2}-1}\times x}{e^{2}-1}\) - step3: Add the constant of integral C: \(\frac{\sqrt{e^{2}-1}\times x}{e^{2}-1} + C, C \in \mathbb{R}\) Calculate the integral \( \int x^{2} \sqrt{x^{2}-4} d x \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using formulas and rules: \(\int x^{2}\sqrt{x^{2}-4} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(\frac{x}{8}\left(2x^{2}-2^{2}\right)\sqrt{x^{2}-2^{2}}-\frac{2^{4}}{8}\ln{\left(\left|x+\sqrt{x^{2}-2^{2}}\right|\right)}\) - step2: Evaluate the power: \(\frac{x}{8}\left(2x^{2}-2^{2}\right)\sqrt{x^{2}-2^{2}}-\frac{2^{4}}{8}\ln{\left(\left|x+\sqrt{x^{2}-4}\right|\right)}\) - step3: Evaluate the power: \(\frac{x}{8}\left(2x^{2}-2^{2}\right)\sqrt{x^{2}-4}-\frac{2^{4}}{8}\ln{\left(\left|x+\sqrt{x^{2}-4}\right|\right)}\) - step4: Evaluate the power: \(\frac{x}{8}\left(2x^{2}-4\right)\sqrt{x^{2}-4}-\frac{2^{4}}{8}\ln{\left(\left|x+\sqrt{x^{2}-4}\right|\right)}\) - step5: Divide the terms: \(\frac{x}{8}\left(2x^{2}-4\right)\sqrt{x^{2}-4}-2\ln{\left(\left|x+\sqrt{x^{2}-4}\right|\right)}\) - step6: Multiply the terms: \(\frac{\left(x^{3}-2x\right)\sqrt{x^{2}-4}}{4}-2\ln{\left(\left|x+\sqrt{x^{2}-4}\right|\right)}\) - step7: Simplify the expression: \(\frac{1}{4}x^{3}\sqrt{x^{2}-4}-\frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-4}-2\ln{\left(\left|x+\sqrt{x^{2}-4}\right|\right)}\) - step8: Add the constant of integral C: \(\frac{1}{4}x^{3}\sqrt{x^{2}-4}-\frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-4}-2\ln{\left(\left|x+\sqrt{x^{2}-4}\right|\right)} + C, C \in \mathbb{R}\) Calculate the integral \( \int \frac{d x}{x \sqrt{16+x^{2}}} \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using formulas and rules: \(\int \frac{1}{x\sqrt{16+x^{2}}} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(-\frac{1}{4}\ln{\left(\left|\frac{4+\sqrt{4^{2}+x^{2}}}{x}\right|\right)}\) - step2: Evaluate the power: \(-\frac{1}{4}\ln{\left(\left|\frac{4+\sqrt{16+x^{2}}}{x}\right|\right)}\) - step3: Add the constant of integral C: \(-\frac{1}{4}\ln{\left(\left|\frac{4+\sqrt{16+x^{2}}}{x}\right|\right)} + C, C \in \mathbb{R}\) Calculate the integral \( \int \frac{d x}{x^{2} \sqrt{4+x^{2}}} \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using formulas and rules: \(\int \frac{1}{x^{2}\sqrt{4+x^{2}}} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(-\frac{\sqrt{2^{2}+x^{2}}}{2^{2}x}\) - step2: Evaluate the power: \(-\frac{\sqrt{4+x^{2}}}{2^{2}x}\) - step3: Simplify: \(-\frac{\sqrt{4+x^{2}}}{4x}\) - step4: Add the constant of integral C: \(-\frac{\sqrt{4+x^{2}}}{4x} + C, C \in \mathbb{R}\) Aquí están las soluciones a las integrales solicitadas utilizando sustituciones trigonométricas: 40. \( \int \sqrt{1-x^{2}} d x \) \[ = \frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-1} + \frac{1}{2}\arcsin(x) + C, \quad C \in \mathbb{R} \] 41. \( \int \sqrt{4-x^{2}} d x \) \[ = \frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-4} + 2\arcsin\left(\frac{x}{2}\right) + C, \quad C \in \mathbb{R} \] 42. \( \int \frac{d x}{x^{2} \sqrt{4+x^{2}}} \) \[ = -\frac{\sqrt{4+x^{2}}}{4x} + C, \quad C \in \mathbb{R} \] 43. \( \int \sqrt{\left(x^{2}-1\right)^{3}} d x \) - **Nota:** El cálculo de esta integral excedió el tiempo de cálculo permitido. Se recomienda intentar resolverla con un enfoque diferente o simplificarla. 44. \( \int x^{2} \sqrt{x^{2}-4} d x \) \[ = \frac{1}{4}x^{3}\sqrt{x^{2}-4} - \frac{1}{2}x\sqrt{x^{2}-4} - 2\ln{\left|x+\sqrt{x^{2}-4}\right|} + C, \quad C \in \mathbb{R} \] 45. \( \int \frac{1}{\sqrt{e^{2}-1}} d x \) \[ = \frac{\sqrt{e^{2}-1} \times x}{e^{2}-1} + C, \quad C \in \mathbb{R} \] 46. \( \int \frac{d x}{x \sqrt{16+x^{2}}} \) \[ = -\frac{1}{4}\ln{\left|\frac{4+\sqrt{16+x^{2}}}{x}\right|} + C, \quad C \in \mathbb{R} \] 47. \( \int \frac{\sqrt{x^{2}+1} d x}{x^{2}} \) \[ = \ln{(x+\sqrt{1+x^{2}})} - \frac{\sqrt{1+x^{2}}}{x} + C, \quad C \in \mathbb{R} \] Si necesitas más detalles sobre alguna de las integrales o un enfoque diferente, házmelo saber.

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¡Vamos a hacer que las integrales se vuelvan más divertidas usando sustituciones trigonométricas! Aquí tienes cómo resolver algunas de ellas: Para \( \int \sqrt{1 - x^2} \, dx \), eficazmente puedes usar la sustitución \( x = \sin(\theta) \), esto transforma la integral en \( \int \cos^2(\theta) \, d\theta \), donde después, aplicas la identidad de coseno y al final, se regresa a la variable original. Ahora, para \( \int \sqrt{4 - x^2} \, dx \), la sustitución \( x = 2\sin(\theta) \) es una elección brillante. Aquí, eso se convierte en \( 2\int \cos^2(\theta) \, d\theta \), que se resolverá utilizando la misma identidad y ¡voilà!, volverás a tu variable x. ¡Las funciones trigonométricas son tus mejores amigas en estas integraciones! Recuerda que si te atascas, no hay problema, siempre puedes revisar identidades trigonométricas o incluso replantear tu sustitución. ¡No dudes en probar diferentes enfoques hasta encontrar el que te haga sentir como un rockstar del cálculo!

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