Cálculo Ejemplos

$\frac{{(x - 1)}^{3}}{x^{3}}$

Paso 1

Escribe $\frac{{(x - 1)}^{3}}{x^{3}}$ como una función.

$f (x) = \frac{{(x - 1)}^{3}}{x^{3}}$

Paso 2

La función $F (x)$ puede obtenerse mediante el cálculo de la integral indefinida de la derivada $f (x)$ .

$F (x) = \int f (x) d x$

Paso 3

Establece la integral para resolver.

$F (x) = \int \frac{{(x - 1)}^{3}}{x^{3}} d x$

Paso 4

Aplica reglas básicas de exponentes.

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Paso 4.1

Mueve $x^{3}$ fuera del denominador mediante su elevación a la potencia $- 1$ .

$\int {(x - 1)}^{3} {(x^{3})}^{- 1} d x$

Paso 4.2

Multiplica los exponentes en ${(x^{3})}^{- 1}$ .

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Paso 4.2.1

Aplica la regla de la potencia y multiplica los exponentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\int {(x - 1)}^{3} x^{3 \cdot - 1} d x$

Paso 4.2.2

Multiplica $3$ por $- 1$ .

$\int {(x - 1)}^{3} x^{- 3} d x$

Paso 5

Sea $u_{1} = x - 1$ . Entonces $d u_{1} = d x$ . Reescribe mediante $u_{1}$ y $d$ $u_{1}$ .

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Paso 5.1

Deja $u_{1} = x - 1$ . Obtén $\frac{d u_{1}}{d x}$ .

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Paso 5.1.1

Diferencia $x - 1$ .

$\frac{d}{d x} [x - 1]$

Paso 5.1.2

Según la regla de la suma, la derivada de $x - 1$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]$ .

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]$

Paso 5.1.3

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d x} [- 1]$

Paso 5.1.4

Como $- 1$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- 1$ con respecto a $x$ es $0$ .

$1 + 0$

Paso 5.1.5

Suma $1$ y $0$ .

$1$

Paso 5.2

Reescribe el problema mediante $u_{1}$ y $d u_{1}$ .

$\int {u_{1}}^{3} {(u_{1} + 1)}^{- 3} d u_{1}$

Paso 6

Sea $u_{2} = u_{1} + 1$ . Entonces $d u_{2} = d u_{1}$ . Reescribe mediante $u_{2}$ y $d$ $u_{2}$ .

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Paso 6.1

Deja $u_{2} = u_{1} + 1$ . Obtén $\frac{d u_{2}}{d u_{1}}$ .

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Paso 6.1.1

Diferencia $u_{1} + 1$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [u_{1} + 1]$

Paso 6.1.2

Según la regla de la suma, la derivada de $u_{1} + 1$ con respecto a $u_{1}$ es $\frac{d}{d u_{1}} [u_{1}] + \frac{d}{d u_{1}} [1]$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [u_{1}] + \frac{d}{d u_{1}} [1]$

Paso 6.1.3

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{n}]$ es $n {u_{1}}^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d u_{1}} [1]$

Paso 6.1.4

Como $1$ es constante con respecto a $u_{1}$ , la derivada de $1$ con respecto a $u_{1}$ es $0$ .

$1 + 0$

Paso 6.1.5

Suma $1$ y $0$ .

$1$

Paso 6.2

Reescribe el problema mediante $u_{2}$ y $d u_{2}$ .

$\int {(u_{2} - 1)}^{3} {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7

Simplifica.

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Paso 7.1

Usa el teorema del binomio.

$\int ({u_{2}}^{3} + 3 {u_{2}}^{2} \cdot - 1 + 3 u_{2} {(- 1)}^{2} + {(- 1)}^{3}) {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.2

Reescribe la exponenciación como un producto.

$\int ({u_{2}}^{3} + 3 {u_{2}}^{2} \cdot - 1 + 3 u_{2} (- - 1) + {(- 1)}^{3}) {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.3

Reescribe la exponenciación como un producto.

$\int ({u_{2}}^{3} + 3 {u_{2}}^{2} \cdot - 1 + 3 u_{2} (- - 1) - {(- 1)}^{2}) {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.4

Reescribe la exponenciación como un producto.

$\int ({u_{2}}^{3} + 3 {u_{2}}^{2} \cdot - 1 + 3 u_{2} (- - 1) - - - 1) {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.5

Aplica la propiedad distributiva.

$\int ({u_{2}}^{3} + 3 {u_{2}}^{2} \cdot - 1 + 3 u_{2} (- - 1)) {u_{2}}^{- 3} - - - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.6

Aplica la propiedad distributiva.

$\int ({u_{2}}^{3} + 3 {u_{2}}^{2} \cdot - 1) {u_{2}}^{- 3} + 3 u_{2} (- - 1) {u_{2}}^{- 3} - - - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.7

Aplica la propiedad distributiva.

$\int {u_{2}}^{3} {u_{2}}^{- 3} + 3 {u_{2}}^{2} \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} + 3 u_{2} (- - 1) {u_{2}}^{- 3} - - - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.8

Mueve ${u_{2}}^{2}$ .

$\int {u_{2}}^{3} {u_{2}}^{- 3} + 3 \cdot - 1 {u_{2}}^{2} {u_{2}}^{- 3} + 3 u_{2} (- - 1) {u_{2}}^{- 3} - - - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.9

Mueve $u_{2}$ .

$\int {u_{2}}^{3} {u_{2}}^{- 3} + 3 \cdot - 1 {u_{2}}^{2} {u_{2}}^{- 3} + 3 \cdot - 1 \cdot - 1 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.10

Mueve los paréntesis.

$\int {u_{2}}^{3} {u_{2}}^{- 3} + 3 \cdot - 1 {u_{2}}^{2} {u_{2}}^{- 3} + 3 \cdot - 1 \cdot - 1 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.11

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

$\int {u_{2}}^{3 - 3} + 3 \cdot - 1 {u_{2}}^{2} {u_{2}}^{- 3} + 3 \cdot - 1 \cdot - 1 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.12

Resta $3$ de $3$ .

$\int {u_{2}}^{0} + 3 \cdot - 1 {u_{2}}^{2} {u_{2}}^{- 3} + 3 \cdot - 1 \cdot - 1 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.13

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$\int 1 + 3 \cdot - 1 {u_{2}}^{2} {u_{2}}^{- 3} + 3 \cdot - 1 \cdot - 1 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.14

Multiplica $3$ por $- 1$ .

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{2} {u_{2}}^{- 3} + 3 \cdot - 1 \cdot - 1 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.15

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{2 - 3} + 3 \cdot - 1 \cdot - 1 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.16

Resta $3$ de $2$ .

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{- 1} + 3 \cdot - 1 \cdot - 1 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.17

Multiplica $3$ por $- 1$ .

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{- 1} - 3 \cdot - 1 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.18

Multiplica $- 3$ por $- 1$ .

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{- 1} + 3 u_{2} \cdot {u_{2}}^{- 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.19

Eleva $u_{2}$ a la potencia de $1$ .

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{- 1} + 3 ({u_{2}}^{1} {u_{2}}^{- 3}) - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.20

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{- 1} + 3 {u_{2}}^{1 - 3} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.21

Resta $3$ de $1$ .

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{- 1} + 3 {u_{2}}^{- 2} - - 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.22

Multiplica $- 1$ por $- 1$ .

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{- 1} + 3 {u_{2}}^{- 2} + 1 \cdot - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.23

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$\int 1 - 3 {u_{2}}^{- 1} + 3 {u_{2}}^{- 2} - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.24

Reordena $1$ y $- 3 {u_{2}}^{- 1}$ .

$\int - 3 {u_{2}}^{- 1} + 1 + 3 {u_{2}}^{- 2} - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.25

Mueve $1$ .

$\int - 3 {u_{2}}^{- 1} + 3 {u_{2}}^{- 2} + 1 - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2}$

Paso 7.26

Mueve $1$ .

$\int - 3 {u_{2}}^{- 1} + 3 {u_{2}}^{- 2} - 1 {u_{2}}^{- 3} + 1 d u_{2}$

Paso 8

Divide la única integral en varias integrales.

$\int - 3 {u_{2}}^{- 1} d u_{2} + \int 3 {u_{2}}^{- 2} d u_{2} + \int - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2} + \int d u_{2}$

Paso 9

Dado que $- 3$ es constante con respecto a $u_{2}$ , mueve $- 3$ fuera de la integral.

$- 3 \int {u_{2}}^{- 1} d u_{2} + \int 3 {u_{2}}^{- 2} d u_{2} + \int - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2} + \int d u_{2}$

Paso 10

La integral de ${u_{2}}^{- 1}$ con respecto a $u_{2}$ es $\ln (| u_{2} |)$ .

$- 3 (\ln (| u_{2} |) + C) + \int 3 {u_{2}}^{- 2} d u_{2} + \int - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2} + \int d u_{2}$

Paso 11

Dado que $3$ es constante con respecto a $u_{2}$ , mueve $3$ fuera de la integral.

$- 3 (\ln (| u_{2} |) + C) + 3 \int {u_{2}}^{- 2} d u_{2} + \int - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2} + \int d u_{2}$

Paso 12

Según la regla de la potencia, la integral de ${u_{2}}^{- 2}$ con respecto a $u_{2}$ es $- {u_{2}}^{- 1}$ .

$- 3 (\ln (| u_{2} |) + C) + 3 (- {u_{2}}^{- 1} + C) + \int - 1 {u_{2}}^{- 3} d u_{2} + \int d u_{2}$

Paso 13

Dado que $- 1$ es constante con respecto a $u_{2}$ , mueve $- 1$ fuera de la integral.

$- 3 (\ln (| u_{2} |) + C) + 3 (- {u_{2}}^{- 1} + C) - \int {u_{2}}^{- 3} d u_{2} + \int d u_{2}$

Paso 14

Según la regla de la potencia, la integral de ${u_{2}}^{- 3}$ con respecto a $u_{2}$ es $- \frac{1}{2} {u_{2}}^{- 2}$ .

$- 3 (\ln (| u_{2} |) + C) + 3 (- {u_{2}}^{- 1} + C) - (- \frac{1}{2} {u_{2}}^{- 2} + C) + \int d u_{2}$

Paso 15

Simplifica.

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Paso 15.1

Combina ${u_{2}}^{- 2}$ y $\frac{1}{2}$ .

$- 3 (\ln (| u_{2} |) + C) + 3 (- {u_{2}}^{- 1} + C) - (- \frac{{u_{2}}^{- 2}}{2} + C) + \int d u_{2}$

Paso 15.2

Mueve ${u_{2}}^{- 2}$ al denominador mediante la regla del exponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$- 3 (\ln (| u_{2} |) + C) + 3 (- {u_{2}}^{- 1} + C) - (- \frac{1}{2 {u_{2}}^{2}} + C) + \int d u_{2}$

Paso 16

Aplica la regla de la constante.

$- 3 (\ln (| u_{2} |) + C) + 3 (- {u_{2}}^{- 1} + C) - (- \frac{1}{2 {u_{2}}^{2}} + C) + u_{2} + C$

Paso 17

Simplifica.

$- 3 \ln (| u_{2} |) - \frac{3}{u_{2}} + \frac{1}{2 {u_{2}}^{2}} + u_{2} + C$

Paso 18

Vuelve a sustituir para cada variable de sustitución de la integración.

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Paso 18.1

Reemplaza todos los casos de $u_{2}$ con $u_{1} + 1$ .

$- 3 \ln (| u_{1} + 1 |) - \frac{3}{u_{1} + 1} + \frac{1}{2 {(u_{1} + 1)}^{2}} + u_{1} + 1 + C$

Paso 18.2

Reemplaza todos los casos de $u_{1}$ con $x - 1$ .

$- 3 \ln (| x - 1 + 1 |) - \frac{3}{x - 1 + 1} + \frac{1}{2 {(x - 1 + 1)}^{2}} + x - 1 + 1 + C$

Paso 19

Simplifica.

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Paso 19.1

Suma $- 1$ y $1$ .

$- 3 \ln (| x + 0 |) - \frac{3}{x - 1 + 1} + \frac{1}{2 {(x - 1 + 1)}^{2}} + x - 1 + 1 + C$

Paso 19.2

Suma $x$ y $0$ .

$- 3 \ln (| x |) - \frac{3}{x - 1 + 1} + \frac{1}{2 {(x - 1 + 1)}^{2}} + x - 1 + 1 + C$

Paso 19.3

Suma $- 1$ y $1$ .

$- 3 \ln (| x |) - \frac{3}{x + 0} + \frac{1}{2 {(x - 1 + 1)}^{2}} + x - 1 + 1 + C$

Paso 19.4

Suma $x$ y $0$ .

$- 3 \ln (| x |) - \frac{3}{x} + \frac{1}{2 {(x - 1 + 1)}^{2}} + x - 1 + 1 + C$

Paso 19.5

Suma $- 1$ y $1$ .

$- 3 \ln (| x |) - \frac{3}{x} + \frac{1}{2 {(x + 0)}^{2}} + x - 1 + 1 + C$

Paso 19.6

Suma $x$ y $0$ .

$- 3 \ln (| x |) - \frac{3}{x} + \frac{1}{2 x^{2}} + x - 1 + 1 + C$

Paso 19.7

Suma $- 1$ y $1$ .

$- 3 \ln (| x |) - \frac{3}{x} + \frac{1}{2 x^{2}} + x + 0 + C$

Paso 19.8

Suma $x$ y $0$ .

$- 3 \ln (| x |) - \frac{3}{x} + \frac{1}{2 x^{2}} + x + C$

Paso 20

La respuesta es la antiderivada de la función $f (x) = \frac{{(x - 1)}^{3}}{x^{3}}$ .

$F (x) =$ $- 3 \ln (| x |) - \frac{3}{x} + \frac{1}{2 x^{2}} + x + C$