Cálculo Ejemplos

$\int \sqrt{1 + x^{2}} d x$

Paso 1

Esta integral no pudo completarse mediante sustitución de u. Mathway usará otro método.

Paso 2

Sea $x = \tan (t)$ , donde $- \frac{π}{2} \leq t \leq \frac{π}{2}$ . Entonces $d x = \sec^{2} (t) d t$ . Tenga en cuenta que ya que $- \frac{π}{2} \leq t \leq \frac{π}{2}$ , $\sec^{2} (t)$ es positiva.

$\int \sqrt{1 + \tan^{2} (t)} \sec^{2} (t) d t$

Paso 3

Simplifica $\sqrt{1 + \tan^{2} (t)}$ .

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Paso 3.1

Reorganiza los términos.

$\int \sqrt{\tan^{2} (t) + 1} \sec^{2} (t) d t$

Paso 3.2

Aplica la identidad pitagórica.

$\int \sqrt{\sec^{2} (t)} \sec^{2} (t) d t$

Paso 3.3

Extrae los términos de abajo del radical, bajo el supuesto de que tienes números reales positivos.

$\int \sec (t) \sec^{2} (t) d t$

Paso 4

Multiplica $\sec (t)$ por $\sec^{2} (t)$ sumando los exponentes.

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Paso 4.1

Multiplica $\sec (t)$ por $\sec^{2} (t)$ .

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Paso 4.1.1

Eleva $\sec (t)$ a la potencia de $1$ .

$\int \sec^{1} (t) \sec^{2} (t) d t$

Paso 4.1.2

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

$\int {\sec (t)}^{1 + 2} d t$

Paso 4.2

Suma $1$ y $2$ .

$\int \sec^{3} (t) d t$

Paso 5

Factoriza $\sec (t)$ de $\sec^{3} (t)$ .

$\int \sec (t) \sec^{2} (t) d t$

Paso 6

Integra por partes mediante la fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , donde $u = \sec (t)$ y $d v = \sec^{2} (t)$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int \tan (t) (\sec (t) \tan (t)) d t$

Paso 7

Eleva $\tan (t)$ a la potencia de $1$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int \tan^{1} (t) \tan (t) \sec (t) d t$

Paso 8

Eleva $\tan (t)$ a la potencia de $1$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int \tan^{1} (t) \tan^{1} (t) \sec (t) d t$

Paso 9

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

$\sec (t) \tan (t) - \int {\tan (t)}^{1 + 1} \sec (t) d t$

Paso 10

Simplifica la expresión.

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Paso 10.1

Suma $1$ y $1$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int \tan^{2} (t) \sec (t) d t$

Paso 10.2

Reordena $\tan^{2} (t)$ y $\sec (t)$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int \sec (t) \tan^{2} (t) d t$

Paso 11

Mediante la identidad pitagórica, reescribe $\tan^{2} (t)$ como $- 1 + \sec^{2} (t)$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int \sec (t) (- 1 + \sec^{2} (t)) d t$

Paso 12

Simplifica mediante la multiplicación.

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Paso 12.1

Reescribe la exponenciación como un producto.

$\sec (t) \tan (t) - \int \sec (t) (- 1 + \sec (t) \sec (t)) d t$

Paso 12.2

Aplica la propiedad distributiva.

$\sec (t) \tan (t) - \int \sec (t) \cdot - 1 + \sec (t) (\sec (t) \sec (t)) d t$

Paso 12.3

Reordena $\sec (t)$ y $- 1$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int - 1 \cdot \sec (t) + \sec (t) (\sec (t) \sec (t)) d t$

Paso 13

Eleva $\sec (t)$ a la potencia de $1$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int - 1 \sec (t) + \sec^{1} (t) \sec (t) \sec (t) d t$

Paso 14

Eleva $\sec (t)$ a la potencia de $1$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int - 1 \sec (t) + \sec^{1} (t) \sec^{1} (t) \sec (t) d t$

Paso 15

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

$\sec (t) \tan (t) - \int - 1 \sec (t) + {\sec (t)}^{1 + 1} \sec (t) d t$

Paso 16

Suma $1$ y $1$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int - 1 \sec (t) + \sec^{2} (t) \sec (t) d t$

Paso 17

Eleva $\sec (t)$ a la potencia de $1$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int - 1 \sec (t) + \sec^{2} (t) \sec^{1} (t) d t$

Paso 18

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

$\sec (t) \tan (t) - \int - 1 \sec (t) + {\sec (t)}^{2 + 1} d t$

Paso 19

Suma $2$ y $1$ .

$\sec (t) \tan (t) - \int - 1 \sec (t) + \sec^{3} (t) d t$

Paso 20

Divide la única integral en varias integrales.

$\sec (t) \tan (t) - (\int - 1 \sec (t) d t + \int \sec^{3} (t) d t)$

Paso 21

Dado que $- 1$ es constante con respecto a $t$ , mueve $- 1$ fuera de la integral.

$\sec (t) \tan (t) - (- \int \sec (t) d t + \int \sec^{3} (t) d t)$

Paso 22

La integral de $\sec (t)$ con respecto a $t$ es $\ln (| \sec (t) + \tan (t) |)$ .

$\sec (t) \tan (t) - (- (\ln (| \sec (t) + \tan (t) |) + C) + \int \sec^{3} (t) d t)$

Paso 23

Simplifica mediante la multiplicación.

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Paso 23.1

Aplica la propiedad distributiva.

$\sec (t) \tan (t) - - (\ln (| \sec (t) + \tan (t) |) + C) - \int \sec^{3} (t) d t$

Paso 23.2

Multiplica $- 1$ por $- 1$ .

$\sec (t) \tan (t) + 1 (\ln (| \sec (t) + \tan (t) |) + C) - \int \sec^{3} (t) d t$

Paso 24

Al resolver $\int \sec^{3} (t) d t$ , obtenemos que $\int \sec^{3} (t) d t$ = $\frac{\sec (t) \tan (t) + 1 (\ln (| \sec (t) + \tan (t) |) + C)}{2}$ .

$\frac{\sec (t) \tan (t) + 1 (\ln (| \sec (t) + \tan (t) |) + C)}{2} + C$

Paso 25

Multiplica $\ln (| \sec (t) + \tan (t) |) + C$ por $1$ .

$\frac{\sec (t) \tan (t) + \ln (| \sec (t) + \tan (t) |) + C}{2} + C$

Paso 26

Simplifica.

$\frac{1}{2} (\sec (t) \tan (t) + \ln (| \sec (t) + \tan (t) |)) + C$

Paso 27

Reemplaza todos los casos de $t$ con $\arctan (x)$ .

$\frac{1}{2} (\sec (\arctan (x)) \tan (\arctan (x)) + \ln (| \sec (\arctan (x)) + \tan (\arctan (x)) |)) + C$