Calcul infinitésimal Exemples

$\int x^{2} {(x - 2)}^{\frac{3}{2}} d x$

Étape 1

Laissez $u_{1} = x - 2$ . Puis $d u_{1} = d x$ . Réécrivez avec $u_{1}$ et $d$ $u_{1}$ .

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Étape 1.1

Laissez $u_{1} = x - 2$ . Déterminez $\frac{d u_{1}}{d x}$ .

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Étape 1.1.1

Différenciez $x - 2$ .

$\frac{d}{d x} [x - 2]$

Étape 1.1.2

Selon la règle de la somme, la dérivée de $x - 2$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 2]$ .

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Étape 1.1.3

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d x} [- 2]$

Étape 1.1.4

Comme $- 2$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 2$ par rapport à $x$ est $0$ .

$1 + 0$

Étape 1.1.5

Additionnez $1$ et $0$ .

$1$

Étape 1.2

Réécrivez le problème en utilisant $u_{1}$ et $d u_{1}$ .

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

Étape 2

Laissez $u_{2} = u_{1} + 2$ . Puis $d u_{2} = d u_{1}$ . Réécrivez avec $u_{2}$ et $d$ $u_{2}$ .

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Étape 2.1

Laissez $u_{2} = u_{1} + 2$ . Déterminez $\frac{d u_{2}}{d u_{1}}$ .

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Étape 2.1.1

Différenciez $u_{1} + 2$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [u_{1} + 2]$

Étape 2.1.2

Selon la règle de la somme, la dérivée de $u_{1} + 2$ par rapport à $u_{1}$ est $\frac{d}{d u_{1}} [u_{1}] + \frac{d}{d u_{1}} [2]$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [u_{1}] + \frac{d}{d u_{1}} [2]$

Étape 2.1.3

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{n}]$ est $n {u_{1}}^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d u_{1}} [2]$

Étape 2.1.4

Comme $2$ est constant par rapport à $u_{1}$ , la dérivée de $2$ par rapport à $u_{1}$ est $0$ .

$1 + 0$

Étape 2.1.5

Additionnez $1$ et $0$ .

$1$

Étape 2.2

Réécrivez le problème en utilisant $u_{2}$ et $d u_{2}$ .

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

Étape 3

Laissez $u_{3} = u_{2} - 2$ . Puis $d u_{3} = d u_{2}$ . Réécrivez avec $u_{3}$ et $d$ $u_{3}$ .

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Étape 3.1

Laissez $u_{3} = u_{2} - 2$ . Déterminez $\frac{d u_{3}}{d u_{2}}$ .

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Étape 3.1.1

Différenciez $u_{2} - 2$ .

$\frac{d}{d u_{2}} [u_{2} - 2]$

Étape 3.1.2

Selon la règle de la somme, la dérivée de $u_{2} - 2$ par rapport à $u_{2}$ est $\frac{d}{d u_{2}} [u_{2}] + \frac{d}{d u_{2}} [- 2]$ .

$\frac{d}{d u_{2}} [u_{2}] + \frac{d}{d u_{2}} [- 2]$

Étape 3.1.3

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{n}]$ est $n {u_{2}}^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d u_{2}} [- 2]$

Étape 3.1.4

Comme $- 2$ est constant par rapport à $u_{2}$ , la dérivée de $- 2$ par rapport à $u_{2}$ est $0$ .

$1 + 0$

Étape 3.1.5

Additionnez $1$ et $0$ .

$1$

Étape 3.2

Réécrivez le problème en utilisant $u_{3}$ et $d u_{3}$ .

$\int {(u_{3} + 2)}^{2} {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4

Simplifiez

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Étape 4.1

Réécrivez ${(u_{3} + 2)}^{2}$ comme $(u_{3} + 2) (u_{3} + 2)$ .

$\int (u_{3} + 2) (u_{3} + 2) {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.2

Appliquez la propriété distributive.

$\int (u_{3} (u_{3} + 2) + 2 (u_{3} + 2)) {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.3

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 4.4

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 4.5

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 4.6

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 4.7

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 4.8

Remettez dans l’ordre $u_{3}$ et $2$ .

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

Étape 4.9

Élevez $u_{3}$ à la puissance $1$ .

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

Étape 4.10

Élevez $u_{3}$ à la puissance $1$ .

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

Étape 4.11

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

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

Étape 4.12

Additionnez $1$ et $1$ .

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

Étape 4.13

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

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

Étape 4.14

Pour écrire $2$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{2}{2}$ .

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

Étape 4.15

Associez $2$ et $\frac{2}{2}$ .

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

Étape 4.16

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 4.17

Simplifiez le numérateur.

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Étape 4.17.1

Multipliez $2$ par $2$ .

$\int {u_{3}}^{\frac{4 + 3}{2}} + 2 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 2 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.17.2

Additionnez $4$ et $3$ .

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 2 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.18

Élevez $u_{3}$ à la puissance $1$ .

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 ({u_{3}}^{1} {u_{3}}^{\frac{3}{2}}) + 2 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.19

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{1 + \frac{3}{2}} + 2 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.20

Écrivez $1$ comme une fraction avec un dénominateur commun.

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{2}{2} + \frac{3}{2}} + 2 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.21

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{2 + 3}{2}} + 2 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.22

Additionnez $2$ et $3$ .

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 2 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.23

Élevez $u_{3}$ à la puissance $1$ .

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 2 ({u_{3}}^{1} {u_{3}}^{\frac{3}{2}}) + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.24

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 2 {u_{3}}^{1 + \frac{3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.25

Écrivez $1$ comme une fraction avec un dénominateur commun.

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{2}{2} + \frac{3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.26

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{2 + 3}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.27

Additionnez $2$ et $3$ .

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 2 \cdot 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.28

Multipliez $2$ par $2$ .

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 4 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.29

Additionnez $2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}}$ et $2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}}$ .

$\int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + 4 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 4 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3}$

Étape 4.30

Déplacez ${u_{3}}^{\frac{7}{2}}$ .

$\int 4 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 4 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{\frac{7}{2}} d u_{3}$

Étape 5

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$\int 4 {u_{3}}^{\frac{5}{2}} d u_{3} + \int 4 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3} + \int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} d u_{3}$

Étape 6

Comme $4$ est constant par rapport à $u_{3}$ , placez $4$ en dehors de l’intégrale.

$4 \int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} d u_{3} + \int 4 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3} + \int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} d u_{3}$

Étape 7

Selon la règle de puissance, l’intégrale de ${u_{3}}^{\frac{5}{2}}$ par rapport à $u_{3}$ est $\frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}}$ .

$4 (\frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + C) + \int 4 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3} + \int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} d u_{3}$

Étape 8

Comme $4$ est constant par rapport à $u_{3}$ , placez $4$ en dehors de l’intégrale.

$4 (\frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + C) + 4 \int {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3} + \int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} d u_{3}$

Étape 9

Selon la règle de puissance, l’intégrale de ${u_{3}}^{\frac{3}{2}}$ par rapport à $u_{3}$ est $\frac{2}{5} {u_{3}}^{\frac{5}{2}}$ .

$4 (\frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + C) + 4 (\frac{2}{5} {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + C) + \int {u_{3}}^{\frac{7}{2}} d u_{3}$

Étape 10

Selon la règle de puissance, l’intégrale de ${u_{3}}^{\frac{7}{2}}$ par rapport à $u_{3}$ est $\frac{2}{9} {u_{3}}^{\frac{9}{2}}$ .

$4 (\frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + C) + 4 (\frac{2}{5} {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + C) + \frac{2}{9} {u_{3}}^{\frac{9}{2}} + C$

Étape 11

Simplifiez

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Étape 11.1

Simplifiez

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Étape 11.1.1

Associez $\frac{2}{7}$ et ${u_{3}}^{\frac{7}{2}}$ .

$4 (\frac{2 {u_{3}}^{\frac{7}{2}}}{7} + C) + 4 (\frac{2}{5} {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + C) + \frac{2}{9} {u_{3}}^{\frac{9}{2}} + C$

Étape 11.1.2

Associez $\frac{2}{5}$ et ${u_{3}}^{\frac{5}{2}}$ .

$4 (\frac{2 {u_{3}}^{\frac{7}{2}}}{7} + C) + 4 (\frac{2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}}}{5} + C) + \frac{2}{9} {u_{3}}^{\frac{9}{2}} + C$

Étape 11.2

Simplifiez

$\frac{8 {u_{3}}^{\frac{7}{2}}}{7} + \frac{8 {u_{3}}^{\frac{5}{2}}}{5} + \frac{2}{9} {u_{3}}^{\frac{9}{2}} + C$

Étape 12

Remplacez à nouveau pour chaque variable de substitution de l’intégration.

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Étape 12.1

Remplacez toutes les occurrences de $u_{3}$ par $u_{2} - 2$ .

$\frac{8 {(u_{2} - 2)}^{\frac{7}{2}}}{7} + \frac{8 {(u_{2} - 2)}^{\frac{5}{2}}}{5} + \frac{2}{9} {(u_{2} - 2)}^{\frac{9}{2}} + C$

Étape 12.2

Remplacez toutes les occurrences de $u_{2}$ par $u_{1} + 2$ .

$\frac{8 {(u_{1} + 2 - 2)}^{\frac{7}{2}}}{7} + \frac{8 {(u_{1} + 2 - 2)}^{\frac{5}{2}}}{5} + \frac{2}{9} {(u_{1} + 2 - 2)}^{\frac{9}{2}} + C$

Étape 12.3

Remplacez toutes les occurrences de $u_{1}$ par $x - 2$ .

$\frac{8 {(x - 2 + 2 - 2)}^{\frac{7}{2}}}{7} + \frac{8 {(x - 2 + 2 - 2)}^{\frac{5}{2}}}{5} + \frac{2}{9} {(x - 2 + 2 - 2)}^{\frac{9}{2}} + C$

Étape 13

Remettez les termes dans l’ordre.

$\frac{8}{7} {(x - 2 + 2 - 2)}^{\frac{7}{2}} + \frac{8}{5} {(x - 2 + 2 - 2)}^{\frac{5}{2}} + \frac{2}{9} {(x - 2 + 2 - 2)}^{\frac{9}{2}} + C$