Matemática, perguntado por bernarddomomento, 9 meses atrás

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Anexos:

Soluções para a tarefa

Respondido por Zecol
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Resposta:

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{58}{15}

Explicação passo-a-passo:

Considerando x^2+1=u, temos que \frac{du}{dx}=2x\therefore dx=\frac{1}{2x}\;du. Como vamos trocar de variável, devemos recalcular os limites de integração. Para x=0, u=0^2+1=1 e, para x=\sqrt{3}, u=(\sqrt{3})^2+1=4. Aplicando:

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\int_1^{4}x^3\sqrt{u}\cdot \frac{1}{2x}\;du

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{1}{2}\int_1^{4}x^2\sqrt{u}\;du

Sendo x^2=u-1:

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{1}{2}\int_1^{4}(u-1)\sqrt{u}\;du

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{1}{2}\int_1^{4}u\sqrt{u}-\sqrt{u}\;du

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{1}{2}\int_1^{4}u^{3/2}-u^{1/2}\;du

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{1}{2}\left[\frac{u^{3/2+1}}{3/2+1}-\frac{u^{1/2+1}}{1/2+1}\right]_1^4

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{1}{2}\left[\frac{u^{5/2}}{5/2}-\frac{u^{3/2}}{3/2}\right]_1^4

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{1}{2}\left[\frac{2}{5}\sqrt{4^5}-\frac{2}{3}\sqrt{4^3}-\left(\frac{2}{5}\sqrt{1^5}-\frac{2}{3}\sqrt{1^3}\right)\right]

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{1}{2}\left[\frac{2}{5}\cdot32-\frac{2}{3}\cdot 8-\left(\frac{2}{5}-\frac{2}{3}\right)\right]

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{1}{2}\cdot \frac{116}{15}

\int_0^{\sqrt{3}}x^3\sqrt{x^2+1}\;dx=\frac{58}{15}


bernarddomomento: sua nota tende ao mais infinito
bernarddomomento: muito obrigado
bernarddomomento: vou mandar mais uma
Respondido por Usuário anônimo
1

Explicação passo-a-passo:

\int\limits^3_0 {x^{3}\sqrt{x^{2}+1}} \, dx

Obs.: considere o limite superior 3 como \sqrt{3}, pois a fórmula do Brainly não está aceitando o radical \sqrt{}.

Solução:

- aplicar integração por substituição

      u=x^{2}+1   ;   x^{2}=u-1   ;   \frac{du}{dx}=2x  →  dx=\frac{1}{2x}du

- substituir

      \int\limits^3_0 {x^{3}.\sqrt{u}.\frac{1}{2x}} \, du

- simplificar x³ com x

      \int\limits^3_0 {x^{2}.\sqrt{u}.\frac{1}{2}} \, du

- remover a constante  \frac{1}{2}  e substituir x² por u - 1

      \frac{1}{2}\int\limits^3_0 {(u-1).\sqrt{u}} \, du

- multiplicar pela distributiva

      \frac{1}{2}\int\limits^3_0 {u\sqrt{u}-\sqrt{u}} \, du

      \frac{1}{2}\int\limits^3_0 {\sqrt{u^{3}}-\sqrt{u}} \, du

      \frac{1}{2}\int\limits^3_0 {u^{\frac{3}{2}}-u^{\frac{1}{2}}} \, du

- aplicar a regra da soma

      \frac{1}{2}(\int\limits^3_0 {u^{\frac{3}{2}}} \, du-\int\limits^3_0 {u^{\frac{1}{2}}} \, du)

- resolver a integral

      \frac{1}{2}[\frac{u^{\frac{3}{2}+1}}{\frac{3}{2}+1}-\frac{u^{\frac{1}{2}+1}}{\frac{1}{2}+1}]\left {\sqrt{3}} \atop {0}} \right.

      \frac{1}{2}[\frac{u^{\frac{5}{2}}}{\frac{5}{2}}-\frac{u^{\frac{3}{2}}}{\frac{3}{2}}]\left {{\sqrt{3}} \atop {0}} \right.

      \frac{1}{2}[\frac{2}{5}u^{\frac{5}{2}}-\frac{2}{3}u^{\frac{3}{2}}]\left {{\sqrt{3}} \atop {0}} \right.

      \frac{1}{2}[\frac{2}{5}\sqrt{u^{5}}-\frac{2}{3}\sqrt{u^{3}}]\left {{\sqrt{3}} \atop {0}} \right.

- substituir u por x² + 1

      \frac{1}{2}[\frac{2}{5}\sqrt{(x^{2}+1)^{5}}-\frac{2}{3}\sqrt{(x^{2}+1)^{3}}]\left {{\sqrt{3}} \atop {0}} \right.

- calcular a integral definida

      \frac{1}{2}[(\frac{2}{5}\sqrt{((\sqrt{3})^{2}+1)^{5}}-\frac{2}{3}\sqrt{((\sqrt{3})^{2}+1)^{3}})-(\frac{2}{5}\sqrt{(0^{2}+1)^{5}}-\frac{2}{3}\sqrt{(0^{2}+1)^{3}})]

      \frac{1}{2}[(\frac{2}{5}\sqrt{(3+1)^{5}}-\frac{2}{3}\sqrt{(3+1)^{3}})-(\frac{2}{5}\sqrt{1^{5}}-\frac{2}{3}\sqrt{1^{3}})]

      \frac{1}{2}[(\frac{2}{5}\sqrt{1024}-\frac{2}{3}\sqrt{64})-(\frac{2}{5}.1-\frac{2}{3}.1)]

      \frac{1}{2}[(\frac{2}{5}.32-\frac{2}{3}.8)-(\frac{2}{5}-\frac{2}{3})]

      \frac{1}{2}[(\frac{64}{5}-\frac{16}{3})-(-\frac{4}{15})]

      \frac{1}{2}[\frac{112}{15}+\frac{4}{15}]

      \frac{1}{2}.\frac{116}{15}=\frac{116}{30}=\frac{58}{15}

Resposta:  \frac{58}{15}  ;  em decimal: 3,86666...

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