Mostre passo a passo, como encontrar a solução desta integral :

Soluções para a tarefa
Respondido por
5
Vamos fazer uma substituição:

Usando a substituição na integral dada:

Vamos fatorar o polinômio (y⁴+1) usando o Lema de Gauss. Podemos ver que não
ha raízes reais, logo vamos diretamente tentar fatorar em dois polinômios de grau 2:

Agora podemos usar o método de frações parciais. Olhando agora para a fração de dentro da integral:

Usando o que foi feito acima:

Resolveremos cada uma das integrais destacadas separadamente. Começando por I₁:

Agora, vamos calcular I₂:

Podemos voltar à expressão de I:

Agora, voltando à expressão em função de x, chegamos finalmente à resposta final:

Usando a substituição na integral dada:
Vamos fatorar o polinômio (y⁴+1) usando o Lema de Gauss. Podemos ver que não
ha raízes reais, logo vamos diretamente tentar fatorar em dois polinômios de grau 2:
Agora podemos usar o método de frações parciais. Olhando agora para a fração de dentro da integral:
Usando o que foi feito acima:
Resolveremos cada uma das integrais destacadas separadamente. Começando por I₁:
Agora, vamos calcular I₂:
Podemos voltar à expressão de I:
Agora, voltando à expressão em função de x, chegamos finalmente à resposta final:
ArthurPDC:
Desculpe por tantas edições na resposta. Digitei a questão pelo celular e não há pré-visualização da imagem gerada pelo código, fiquei modificando-o até estar certo por completo. Creio que agora está finalizado. Qualquer erro ou dúvida, avise-me, sem problema.
Respondido por
8
Calcular a integral indefinida:

Substituição:

Substituindo, a integral fica
![\displaystyle\int\!t\cdot \frac{2t}{(t^2)^2+1}\,dt\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{(t^2)^2+1+2t^2-2t^2}\,dt\quad\longleftarrow\quad\textsf{(completamento de quadrados)}\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{\big[(t^2)^2+2t^2+1\big]-2t^2}\,dt\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{(t^2+1)^2-2t^2}\,dt\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{(t^2+1)^2-\big(\sqrt{2}t\big)^2}\,dt\quad\longleftarrow\quad\textsf{(diferen\c{c}a entre quadrados)} \displaystyle\int\!t\cdot \frac{2t}{(t^2)^2+1}\,dt\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{(t^2)^2+1+2t^2-2t^2}\,dt\quad\longleftarrow\quad\textsf{(completamento de quadrados)}\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{\big[(t^2)^2+2t^2+1\big]-2t^2}\,dt\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{(t^2+1)^2-2t^2}\,dt\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{(t^2+1)^2-\big(\sqrt{2}t\big)^2}\,dt\quad\longleftarrow\quad\textsf{(diferen\c{c}a entre quadrados)}](https://tex.z-dn.net/?f=%5Cdisplaystyle%5Cint%5C%21t%5Ccdot+%5Cfrac%7B2t%7D%7B%28t%5E2%29%5E2%2B1%7D%5C%2Cdt%5C%5C%5C%5C%5C%5C+%3D%5Cint%5C%21%5Cfrac%7B2t%5E2%7D%7B%28t%5E2%29%5E2%2B1%2B2t%5E2-2t%5E2%7D%5C%2Cdt%5Cquad%5Clongleftarrow%5Cquad%5Ctextsf%7B%28completamento+de+quadrados%29%7D%5C%5C%5C%5C%5C%5C+%3D%5Cint%5C%21%5Cfrac%7B2t%5E2%7D%7B%5Cbig%5B%28t%5E2%29%5E2%2B2t%5E2%2B1%5Cbig%5D-2t%5E2%7D%5C%2Cdt%5C%5C%5C%5C%5C%5C+%3D%5Cint%5C%21%5Cfrac%7B2t%5E2%7D%7B%28t%5E2%2B1%29%5E2-2t%5E2%7D%5C%2Cdt%5C%5C%5C%5C%5C%5C+%3D%5Cint%5C%21%5Cfrac%7B2t%5E2%7D%7B%28t%5E2%2B1%29%5E2-%5Cbig%28%5Csqrt%7B2%7Dt%5Cbig%29%5E2%7D%5C%2Cdt%5Cquad%5Clongleftarrow%5Cquad%5Ctextsf%7B%28diferen%5Cc%7Bc%7Da+entre+quadrados%29%7D)
![=\displaystyle\int\!\frac{2t^2}{\big[(t^2+1)-\sqrt{2}\,t\big]\cdot \big[(t^2+1)+\sqrt{2}\,t\big]}\,dt\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{\big(t^2-\sqrt{2}\,t+1\big)\cdot \big(t^2+\sqrt{2}\,t+1\big)}\,dt\qquad\quad\mathbf{(ii)} =\displaystyle\int\!\frac{2t^2}{\big[(t^2+1)-\sqrt{2}\,t\big]\cdot \big[(t^2+1)+\sqrt{2}\,t\big]}\,dt\\\\\\ =\int\!\frac{2t^2}{\big(t^2-\sqrt{2}\,t+1\big)\cdot \big(t^2+\sqrt{2}\,t+1\big)}\,dt\qquad\quad\mathbf{(ii)}](https://tex.z-dn.net/?f=%3D%5Cdisplaystyle%5Cint%5C%21%5Cfrac%7B2t%5E2%7D%7B%5Cbig%5B%28t%5E2%2B1%29-%5Csqrt%7B2%7D%5C%2Ct%5Cbig%5D%5Ccdot+%5Cbig%5B%28t%5E2%2B1%29%2B%5Csqrt%7B2%7D%5C%2Ct%5Cbig%5D%7D%5C%2Cdt%5C%5C%5C%5C%5C%5C+%3D%5Cint%5C%21%5Cfrac%7B2t%5E2%7D%7B%5Cbig%28t%5E2-%5Csqrt%7B2%7D%5C%2Ct%2B1%5Cbig%29%5Ccdot+%5Cbig%28t%5E2%2B%5Csqrt%7B2%7D%5C%2Ct%2B1%5Cbig%29%7D%5C%2Cdt%5Cqquad%5Cquad%5Cmathbf%7B%28ii%29%7D)
O integrando é uma função racional, com o denominador já fatorado em fatores quadráticos irredutíveis. O próximo passo é decompor o integrando em frações parciais:

Por identidade polinomial, devemos ter

Resolvendo o sistema acima, encontramos:

Então, a integral
fica



Voltando à variável
finalmente obtemos a resposta final:

Bons estudos! :-)
Observação: Alguns passos foram omitidos na resolução do sistema linear e das integrais que envolvem logaritmos e arco-tangente somente para poupar caracteres (há um limite de 5000 por resposta). Caso tenha alguma dúvida em algum desses passos, comente.
Substituição:
Substituindo, a integral fica
O integrando é uma função racional, com o denominador já fatorado em fatores quadráticos irredutíveis. O próximo passo é decompor o integrando em frações parciais:
Por identidade polinomial, devemos ter
Resolvendo o sistema acima, encontramos:
Então, a integral
Voltando à variável
Bons estudos! :-)
Observação: Alguns passos foram omitidos na resolução do sistema linear e das integrais que envolvem logaritmos e arco-tangente somente para poupar caracteres (há um limite de 5000 por resposta). Caso tenha alguma dúvida em algum desses passos, comente.
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