Matemática, perguntado por marcolinosantos, 1 ano atrás

Mais uma aí galera, quem puder me ajudar!

∫ x² -√1-x² dx


marcolinosantos: o inicio é integral de x ao cubo
Lukyo: Erros de digitação acontecem, amigo.. não se menospreze..
marcolinosantos: o resto tá certo
marcolinosantos: eu penso no tempo que vcs gastam nos ajudando
marcolinosantos: sou novo por aqui da proxima tenho que conferir bem antes de postar
marcolinosantos: agradeço aí o seu empenho
Lukyo: Não se preocupe, a resposta não seria muito alterada..
Usuário anônimo: ao inves daquele x^3/3 do comeco vira x^4/4
Usuário anônimo: o resto se mantem
marcolinosantos: mas a resposta que está no portal é: -x^2 / 3 (1-x^2) raiz ( 1-x^2) -2/15 (1-x^2) ^2 raiz (1-x^2)+c

Soluções para a tarefa

Respondido por Lukyo
0
I=\displaystyle\int{(x^{2}-\sqrt{1-x^{2}})\,dx}


Substituição trigonométrica:

x=\mathrm{sen\,}t~\Rightarrow~\left\{ \begin{array}{l} dx=\cos t\,dt\\ \\ t=\mathrm{arcsen}\,x~\Rightarrow~-\frac{\pi}{2}\leq t\leq \frac{\pi}{2} \end{array} \right.


Então, temos que

\sqrt{1-x^{2}}\\ \\ =\sqrt{1-\mathrm{sen^{2}\,}t}\\ \\ =\sqrt{\cos^{2}t}\\ \\ =\left|\cos t\right|


Como -\frac{\pi}{2}\leq t\leq \frac{\pi}{2}\,, segue que

\cos t\geq 0~\Rightarrow~\left|\cos t|=\cos t.


Substituindo, a integral fica

I=\displaystyle\int{(\mathrm{sen^{2}\,}t-\cos t)\cos t\,dt}\\ \\ \\ =\int{\mathrm{sen^{2}\,}t\cos t\,dt}-\int{\cos^{2}t\,dt}\\ \\ \\ =\dfrac{(\mathrm{sen\,}t)^{3}}{3}-\underbrace{\int{\cos^{2}t\,dt}}_{I_{1}}~~~~~~\mathbf{(i)}

_______________________________

Vamos calcular I_{1} utilizando a identidade trigonométrica

\cos^{2}t=\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{2}\cos 2t


Portanto,

I_{1}=\displaystyle\int{\cos^{2}t\,dt}\\ \\ \\ =\int{\left(\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{2}\cos 2t \right )dt}\\ \\ \\ =\dfrac{1}{2}\int{dt}+\dfrac{1}{2}\int{\cos 2t\,dt}\\ \\ \\ =\dfrac{1}{2}\,t+\dfrac{1}{2}\cdot \left(\dfrac{1}{2}\,\mathrm{sen\,}2t \right )+C_{1}\\ \\ \\ =\dfrac{1}{2}\,t+\dfrac{1}{4}\,\mathrm{sen\,}2t+C_{1}\\ \\ \\ =\dfrac{1}{2}\,t+\dfrac{1}{4}\cdot (2\,\mathrm{sen\,}t\cos t)+C_{1}\\ \\ \\ =\dfrac{1}{2}\,t+\dfrac{1}{2}\,\mathrm{sen\,}t\cos t+C_{1}~~~~~~\mathbf{(ii)}
________________________________________

Substituindo \mathbf{(ii)} em \mathbf{(i)}\,, a integral fica

I=\dfrac{(\mathrm{sen\,}t)^{3}}{3}-\left(\dfrac{1}{2}\,t+\dfrac{1}{2}\,\mathrm{sen\,}t\cos t \right )+C\\ \\ \\ =\dfrac{\mathrm{sen^{3}\,}t}{3}-\dfrac{1}{2}\,t-\dfrac{1}{2}\,\mathrm{sen\,}t\cos t+C\\ \\ \\ =\dfrac{x^{3}}{3}-\dfrac{1}{2}\,\mathrm{arcsen\,}x-\dfrac{1}{2}\,x\sqrt{1-x^{2}}+C

\therefore~\boxed{\begin{array}{c}\displaystyle\int{(x^{2}-\sqrt{1-x^{2}})\,dx}=\dfrac{x^{3}}{3}-\dfrac{1}{2}\,\mathrm{arcsen\,}x-\dfrac{1}{2}\,x\sqrt{1-x^{2}}+C \end{array}}


Lukyo: Se o integral for ∫ (x³ -√(1-x²) ) dx o resultado é
Lukyo: = (x^4)/4 - (1/2)*arcsen(x) - (1/2)*x*√(1-x²) + C
Lukyo: note que o único termo que mudou foi justamente a integral de x³ dx
Respondido por Usuário anônimo
0
 \int\ {x^2-\sqrt{1-x^2}} \, dx

 \int\ {x^2} \, dx - \int\ {\sqrt{1-x^2}}} \, dx

\frac{x^3}{3} - \int\ {\sqrt{1-x^2}}} \, dx

x=cos\theta

dx=-sin\theta d\theta

\frac{x^3}{3} - \int\ {-sin\theta\sqrt{1-cos^2\theta}}} \, d\theta

\frac{x^3}{3} + \int\ {sin\theta\sqrt{sin^2\theta}}} \, d\theta

\frac{x^3}{3} + \int\ {sin^2\theta} \, d\theta

sin^2\theta=\frac{1-cos(2\theta)}{2}

\frac{x^3}{3} + \int\ {\frac{1-cos(2\theta)}{2}} \, d\theta

\frac{x^3}{3} + \frac12\int\ {1-cos(2\theta)} \, d\theta

\frac{x^3}{3} + \frac12\int\ {1} \, d\theta - \frac12\int\ {cos(2\theta)} \, d\theta

\frac{x^3}{3} + \frac12\theta - \frac12\int\ {cos(2\theta)} \, d\theta

u=2\theta

d\theta=\frac{du}{2}

\frac{x^3}{3} + \frac12\theta - \frac12\int\ {\frac{cos(u)}{2}} \, du

\frac{x^3}{3} + \frac12\theta - \frac14\int\ {cos(u)} \, du

\frac{x^3}{3} + \frac12\theta - \frac14sinu+C

x=cos\theta

cos^{-1}x=\theta

\frac{x^3}{3} + \frac12cos^{-1}x - \frac14sinu+C

u=2\theta

\frac{x^3}{3} + \frac12cos^{-1}x - \frac14sin(2\theta)+C

sin(2\theta)=2sin\theta cos\theta

\frac{x^3}{3} + \frac12cos^{-1}x - \frac12sin\theta cos\theta+C

x=cos\theta

\frac{x^3}{3} + \frac12cos^{-1}x - \frac12sin\theta (x)+C

Por pitagoras sabemos que:

sin\theta=\sqrt{1-x^2}

\boxed{\frac{x^3}{3} + \frac12cos^{-1}x - \frac12x\sqrt{1-x^2}+C}

Usuário anônimo: Devo admitir que no computador isso leva o quintuplo do tempo
Perguntas interessantes