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Cálculo Ejemplos
√x2+4√x2+4
Paso 1
Escribe √x2+4√x2+4 como una función.
f(x)=√x2+4f(x)=√x2+4
Paso 2
La función F(x)F(x) puede obtenerse mediante el cálculo de la integral indefinida de la derivada f(x)f(x).
F(x)=∫f(x)dxF(x)=∫f(x)dx
Paso 3
Establece la integral para resolver.
F(x)=∫√x2+4dxF(x)=∫√x2+4dx
Paso 4
Sea x=2tan(t)x=2tan(t), donde -π2≤t≤π2−π2≤t≤π2. Entonces dx=2sec2(t)dtdx=2sec2(t)dt. Tenga en cuenta que ya que -π2≤t≤π2−π2≤t≤π2, 2sec2(t)2sec2(t) es positiva.
∫√(2tan(t))2+4(2sec2(t))dt∫√(2tan(t))2+4(2sec2(t))dt
Paso 5
Paso 5.1
Simplifica √(2tan(t))2+4√(2tan(t))2+4.
Paso 5.1.1
Simplifica cada término.
Paso 5.1.1.1
Aplica la regla del producto a 2tan(t)2tan(t).
∫√22tan2(t)+4(2sec2(t))dt∫√22tan2(t)+4(2sec2(t))dt
Paso 5.1.1.2
Eleva 22 a la potencia de 22.
∫√4tan2(t)+4(2sec2(t))dt∫√4tan2(t)+4(2sec2(t))dt
∫√4tan2(t)+4(2sec2(t))dt∫√4tan2(t)+4(2sec2(t))dt
Paso 5.1.2
Factoriza 44 de 4tan2(t)+44tan2(t)+4.
Paso 5.1.2.1
Factoriza 44 de 4tan2(t)4tan2(t).
∫√4(tan2(t))+4(2sec2(t))dt∫√4(tan2(t))+4(2sec2(t))dt
Paso 5.1.2.2
Factoriza 44 de 44.
∫√4(tan2(t))+4(1)(2sec2(t))dt∫√4(tan2(t))+4(1)(2sec2(t))dt
Paso 5.1.2.3
Factoriza 44 de 4(tan2(t))+4(1)4(tan2(t))+4(1).
∫√4(tan2(t)+1)(2sec2(t))dt∫√4(tan2(t)+1)(2sec2(t))dt
∫√4(tan2(t)+1)(2sec2(t))dt∫√4(tan2(t)+1)(2sec2(t))dt
Paso 5.1.3
Aplica la identidad pitagórica.
∫√4sec2(t)(2sec2(t))dt∫√4sec2(t)(2sec2(t))dt
Paso 5.1.4
Reescribe 4sec2(t)4sec2(t) como (2sec(t))2(2sec(t))2.
∫√(2sec(t))2(2sec2(t))dt∫√(2sec(t))2(2sec2(t))dt
Paso 5.1.5
Extrae los términos de abajo del radical, bajo el supuesto de que tienes números reales positivos.
∫2sec(t)(2sec2(t))dt∫2sec(t)(2sec2(t))dt
∫2sec(t)(2sec2(t))dt∫2sec(t)(2sec2(t))dt
Paso 5.2
Simplifica.
Paso 5.2.1
Multiplica 22 por 22.
∫4sec(t)sec2(t)dt∫4sec(t)sec2(t)dt
Paso 5.2.2
Multiplica sec(t)sec(t) por sec2(t)sec2(t) sumando los exponentes.
Paso 5.2.2.1
Mueve sec2(t)sec2(t).
∫4(sec2(t)sec(t))dt∫4(sec2(t)sec(t))dt
Paso 5.2.2.2
Multiplica sec2(t)sec2(t) por sec(t)sec(t).
Paso 5.2.2.2.1
Eleva sec(t)sec(t) a la potencia de 11.
∫4(sec2(t)sec1(t))dt∫4(sec2(t)sec1(t))dt
Paso 5.2.2.2.2
Usa la regla de la potencia aman=am+naman=am+n para combinar exponentes.
∫4sec(t)2+1dt∫4sec(t)2+1dt
∫4sec(t)2+1dt∫4sec(t)2+1dt
Paso 5.2.2.3
Suma 22 y 11.
∫4sec3(t)dt∫4sec3(t)dt
∫4sec3(t)dt∫4sec3(t)dt
∫4sec3(t)dt∫4sec3(t)dt
∫4sec3(t)dt∫4sec3(t)dt
Paso 6
Dado que 44 es constante con respecto a tt, mueve 44 fuera de la integral.
4∫sec3(t)dt4∫sec3(t)dt
Paso 7
Factoriza sec(t)sec(t) de sec3(t)sec3(t).
4∫sec(t)sec2(t)dt4∫sec(t)sec2(t)dt
Paso 8
Integra por partes mediante la fórmula ∫udv=uv-∫vdu∫udv=uv−∫vdu, donde u=sec(t) y dv=sec2(t).
4(sec(t)tan(t)-∫tan(t)(sec(t)tan(t))dt)
Paso 9
Eleva tan(t) a la potencia de 1.
4(sec(t)tan(t)-∫tan1(t)tan(t)sec(t)dt)
Paso 10
Eleva tan(t) a la potencia de 1.
4(sec(t)tan(t)-∫tan1(t)tan1(t)sec(t)dt)
Paso 11
Usa la regla de la potencia aman=am+n para combinar exponentes.
4(sec(t)tan(t)-∫tan(t)1+1sec(t)dt)
Paso 12
Paso 12.1
Suma 1 y 1.
4(sec(t)tan(t)-∫tan2(t)sec(t)dt)
Paso 12.2
Reordena tan2(t) y sec(t).
4(sec(t)tan(t)-∫sec(t)tan2(t)dt)
4(sec(t)tan(t)-∫sec(t)tan2(t)dt)
Paso 13
Mediante la identidad pitagórica, reescribe tan2(t) como -1+sec2(t).
4(sec(t)tan(t)-∫sec(t)(-1+sec2(t))dt)
Paso 14
Paso 14.1
Reescribe la exponenciación como un producto.
4(sec(t)tan(t)-∫sec(t)(-1+sec(t)sec(t))dt)
Paso 14.2
Aplica la propiedad distributiva.
4(sec(t)tan(t)-∫sec(t)⋅-1+sec(t)(sec(t)sec(t))dt)
Paso 14.3
Reordena sec(t) y -1.
4(sec(t)tan(t)-∫-1⋅sec(t)+sec(t)(sec(t)sec(t))dt)
4(sec(t)tan(t)-∫-1⋅sec(t)+sec(t)(sec(t)sec(t))dt)
Paso 15
Eleva sec(t) a la potencia de 1.
4(sec(t)tan(t)-∫-1sec(t)+sec1(t)sec(t)sec(t)dt)
Paso 16
Eleva sec(t) a la potencia de 1.
4(sec(t)tan(t)-∫-1sec(t)+sec1(t)sec1(t)sec(t)dt)
Paso 17
Usa la regla de la potencia aman=am+n para combinar exponentes.
4(sec(t)tan(t)-∫-1sec(t)+sec(t)1+1sec(t)dt)
Paso 18
Suma 1 y 1.
4(sec(t)tan(t)-∫-1sec(t)+sec2(t)sec(t)dt)
Paso 19
Eleva sec(t) a la potencia de 1.
4(sec(t)tan(t)-∫-1sec(t)+sec2(t)sec1(t)dt)
Paso 20
Usa la regla de la potencia aman=am+n para combinar exponentes.
4(sec(t)tan(t)-∫-1sec(t)+sec(t)2+1dt)
Paso 21
Suma 2 y 1.
4(sec(t)tan(t)-∫-1sec(t)+sec3(t)dt)
Paso 22
Divide la única integral en varias integrales.
4(sec(t)tan(t)-(∫-1sec(t)dt+∫sec3(t)dt))
Paso 23
Dado que -1 es constante con respecto a t, mueve -1 fuera de la integral.
4(sec(t)tan(t)-(-∫sec(t)dt+∫sec3(t)dt))
Paso 24
La integral de sec(t) con respecto a t es ln(|sec(t)+tan(t)|).
4(sec(t)tan(t)-(-(ln(|sec(t)+tan(t)|)+C)+∫sec3(t)dt))
Paso 25
Paso 25.1
Aplica la propiedad distributiva.
4(sec(t)tan(t)--(ln(|sec(t)+tan(t)|)+C)-∫sec3(t)dt)
Paso 25.2
Multiplica -1 por -1.
4(sec(t)tan(t)+1(ln(|sec(t)+tan(t)|)+C)-∫sec3(t)dt)
4(sec(t)tan(t)+1(ln(|sec(t)+tan(t)|)+C)-∫sec3(t)dt)
Paso 26
Al resolver ∫sec3(t)dt, obtenemos que ∫sec3(t)dt = sec(t)tan(t)+1(ln(|sec(t)+tan(t)|)+C)2.
4(sec(t)tan(t)+1(ln(|sec(t)+tan(t)|)+C)2+C)
Paso 27
Multiplica ln(|sec(t)+tan(t)|)+C por 1.
4(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|)+C2+C)
Paso 28
Simplifica.
4(12)(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
Paso 29
Paso 29.1
Combina 4 y 12.
42(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
Paso 29.2
Cancela el factor común de 4 y 2.
Paso 29.2.1
Factoriza 2 de 4.
2⋅22(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
Paso 29.2.2
Cancela los factores comunes.
Paso 29.2.2.1
Factoriza 2 de 2.
2⋅22(1)(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
Paso 29.2.2.2
Cancela el factor común.
2⋅22⋅1(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
Paso 29.2.2.3
Reescribe la expresión.
21(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
Paso 29.2.2.4
Divide 2 por 1.
2(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
2(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
2(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
2(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
Paso 30
Reemplaza todos los casos de t con arctan(x2).
2(sec(arctan(x2))tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31
Paso 31.1
Simplifica cada término.
Paso 31.1.1
Dibuja un triángulo en el plano con los vértices (1,x2), (1,0) y el origen. Entonces arctan(x2) es el ángulo entre el eje x positivo y el rayo que comienza en el origen y pasa por (1,x2). Por lo tanto, sec(arctan(x2)) es √1+(x2)2.
2(√1+(x2)2tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.2
Aplica la regla del producto a x2.
2(√1+x222tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.3
Eleva 2 a la potencia de 2.
2(√1+x24tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.4
Escribe 1 como una fracción con un denominador común.
2(√44+x24tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.5
Combina los numeradores sobre el denominador común.
2(√4+x24tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.6
Reescribe 4+x24 como (12)2(4+x2).
Paso 31.1.6.1
Factoriza la potencia perfecta 12 de 4+x2.
2(√12(4+x2)4tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.6.2
Factoriza la potencia perfecta 22 de 4.
2(√12(4+x2)22⋅1tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.6.3
Reorganiza la fracción 12(4+x2)22⋅1.
2(√(12)2(4+x2)tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
2(√(12)2(4+x2)tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.7
Retira los términos de abajo del radical.
2(12√4+x2tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.8
Combina 12 y √4+x2.
2(√4+x22tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.9
Las funciones tangente y arcotangente son inversas.
2(√4+x22⋅x2+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.10
Combinar.
2(√4+x2x2⋅2+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.11
Multiplica 2 por 2.
2(√4+x2x4+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12
Simplifica cada término.
Paso 31.1.12.1
Dibuja un triángulo en el plano con los vértices (1,x2), (1,0) y el origen. Entonces arctan(x2) es el ángulo entre el eje x positivo y el rayo que comienza en el origen y pasa por (1,x2). Por lo tanto, sec(arctan(x2)) es √1+(x2)2.
2(√4+x2x4+ln(|√1+(x2)2+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.2
Aplica la regla del producto a x2.
2(√4+x2x4+ln(|√1+x222+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.3
Eleva 2 a la potencia de 2.
2(√4+x2x4+ln(|√1+x24+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.4
Escribe 1 como una fracción con un denominador común.
2(√4+x2x4+ln(|√44+x24+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.5
Combina los numeradores sobre el denominador común.
2(√4+x2x4+ln(|√4+x24+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.6
Reescribe 4+x24 como (12)2(4+x2).
Paso 31.1.12.6.1
Factoriza la potencia perfecta 12 de 4+x2.
2(√4+x2x4+ln(|√12(4+x2)4+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.6.2
Factoriza la potencia perfecta 22 de 4.
2(√4+x2x4+ln(|√12(4+x2)22⋅1+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.6.3
Reorganiza la fracción 12(4+x2)22⋅1.
2(√4+x2x4+ln(|√(12)2(4+x2)+tan(arctan(x2))|))+C
2(√4+x2x4+ln(|√(12)2(4+x2)+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.7
Retira los términos de abajo del radical.
2(√4+x2x4+ln(|12√4+x2+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.8
Combina 12 y √4+x2.
2(√4+x2x4+ln(|√4+x22+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.9
Las funciones tangente y arcotangente son inversas.
2(√4+x2x4+ln(|√4+x22+x2|))+C
2(√4+x2x4+ln(|√4+x22+x2|))+C
Paso 31.1.13
Combina los numeradores sobre el denominador común.
2(√4+x2x4+ln(|√4+x2+x2|))+C
Paso 31.1.14
Elimina los términos no negativos del valor absoluto.
2(√4+x2x4+ln(|√4+x2+x|2))+C
2(√4+x2x4+ln(|√4+x2+x|2))+C
Paso 31.2
Para escribir ln(|√4+x2+x|2) como una fracción con un denominador común, multiplica por 44.
2(√4+x2x4+ln(|√4+x2+x|2)⋅44)+C
Paso 31.3
Combina ln(|√4+x2+x|2) y 44.
2(√4+x2x4+ln(|√4+x2+x|2)⋅44)+C
Paso 31.4
Combina los numeradores sobre el denominador común.
2√4+x2x+ln(|√4+x2+x|2)⋅44+C
Paso 31.5
Mueve 4 a la izquierda de ln(|√4+x2+x|2).
2√4+x2x+4ln(|√4+x2+x|2)4+C
Paso 31.6
Cancela el factor común de 2.
Paso 31.6.1
Factoriza 2 de 4.
2√4+x2x+4ln(|√4+x2+x|2)2(2)+C
Paso 31.6.2
Cancela el factor común.
2√4+x2x+4ln(|√4+x2+x|2)2⋅2+C
Paso 31.6.3
Reescribe la expresión.
√4+x2x+4ln(|√4+x2+x|2)2+C
√4+x2x+4ln(|√4+x2+x|2)2+C
√4+x2x+4ln(|√4+x2+x|2)2+C
Paso 32
Reordena los términos.
12(√4+x2x+4ln(12|√4+x2+x|))+C
Paso 33
La respuesta es la antiderivada de la función f(x)=√x2+4.
F(x)=12(√4+x2x+4ln(12|√4+x2+x|))+C