Cálculo Ejemplos

Halle la antiderivada raíz cuadrada de x^2+4
x2+4x2+4
Paso 1
Escribe x2+4x2+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 -π2tπ2π2tπ2. Entonces dx=2sec2(t)dtdx=2sec2(t)dt. Tenga en cuenta que ya que -π2tπ2π2tπ2, 2sec2(t)2sec2(t) es positiva.
(2tan(t))2+4(2sec2(t))dt(2tan(t))2+4(2sec2(t))dt
Paso 5
Simplifica los términos.
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Paso 5.1
Simplifica (2tan(t))2+4(2tan(t))2+4.
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Paso 5.1.1
Simplifica cada término.
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Paso 5.1.1.1
Aplica la regla del producto a 2tan(t)2tan(t).
22tan2(t)+4(2sec2(t))dt22tan2(t)+4(2sec2(t))dt
Paso 5.1.1.2
Eleva 22 a la potencia de 22.
4tan2(t)+4(2sec2(t))dt4tan2(t)+4(2sec2(t))dt
4tan2(t)+4(2sec2(t))dt4tan2(t)+4(2sec2(t))dt
Paso 5.1.2
Factoriza 44 de 4tan2(t)+44tan2(t)+4.
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Paso 5.1.2.1
Factoriza 44 de 4tan2(t)4tan2(t).
4(tan2(t))+4(2sec2(t))dt4(tan2(t))+4(2sec2(t))dt
Paso 5.1.2.2
Factoriza 44 de 44.
4(tan2(t))+4(1)(2sec2(t))dt4(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))dt4(tan2(t)+1)(2sec2(t))dt
4(tan2(t)+1)(2sec2(t))dt4(tan2(t)+1)(2sec2(t))dt
Paso 5.1.3
Aplica la identidad pitagórica.
4sec2(t)(2sec2(t))dt4sec2(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))dt2sec(t)(2sec2(t))dt
2sec(t)(2sec2(t))dt2sec(t)(2sec2(t))dt
Paso 5.2
Simplifica.
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Paso 5.2.1
Multiplica 22 por 22.
4sec(t)sec2(t)dt4sec(t)sec2(t)dt
Paso 5.2.2
Multiplica sec(t)sec(t) por sec2(t)sec2(t) sumando los exponentes.
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Paso 5.2.2.1
Mueve sec2(t)sec2(t).
4(sec2(t)sec(t))dt4(sec2(t)sec(t))dt
Paso 5.2.2.2
Multiplica sec2(t)sec2(t) por sec(t)sec(t).
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Paso 5.2.2.2.1
Eleva sec(t)sec(t) a la potencia de 11.
4(sec2(t)sec1(t))dt4(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+1dt4sec(t)2+1dt
4sec(t)2+1dt4sec(t)2+1dt
Paso 5.2.2.3
Suma 22 y 11.
4sec3(t)dt4sec3(t)dt
4sec3(t)dt4sec3(t)dt
4sec3(t)dt4sec3(t)dt
4sec3(t)dt4sec3(t)dt
Paso 6
Dado que 44 es constante con respecto a tt, mueve 44 fuera de la integral.
4sec3(t)dt4sec3(t)dt
Paso 7
Factoriza sec(t)sec(t) de sec3(t)sec3(t).
4sec(t)sec2(t)dt4sec(t)sec2(t)dt
Paso 8
Integra por partes mediante la fórmula udv=uv-vduudv=uvvdu, 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
Simplifica la expresión.
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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
Simplifica mediante la multiplicación.
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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)--1sec(t)+sec(t)(sec(t)sec(t))dt)
4(sec(t)tan(t)--1sec(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
Simplifica mediante la multiplicación.
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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
Simplifica.
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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.
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Paso 29.2.1
Factoriza 2 de 4.
222(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
Paso 29.2.2
Cancela los factores comunes.
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Paso 29.2.2.1
Factoriza 2 de 2.
222(1)(sec(t)tan(t)+ln(|sec(t)+tan(t)|))+C
Paso 29.2.2.2
Cancela el factor común.
2221(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
Simplifica.
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Paso 31.1
Simplifica cada término.
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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).
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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)221tan(arctan(x2))+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.6.3
Reorganiza la fracción 12(4+x2)221.
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(124+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+x22x2+ln(|sec(arctan(x2))+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.10
Combinar.
2(4+x2x22+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.
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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).
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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)221+tan(arctan(x2))|))+C
Paso 31.1.12.6.3
Reorganiza la fracción 12(4+x2)221.
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(|124+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.
24+x2x+ln(|4+x2+x|2)44+C
Paso 31.5
Mueve 4 a la izquierda de ln(|4+x2+x|2).
24+x2x+4ln(|4+x2+x|2)4+C
Paso 31.6
Cancela el factor común de 2.
Toca para ver más pasos...
Paso 31.6.1
Factoriza 2 de 4.
24+x2x+4ln(|4+x2+x|2)2(2)+C
Paso 31.6.2
Cancela el factor común.
24+x2x+4ln(|4+x2+x|2)22+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
 [x2  12  π  xdx ]