Calcul infinitésimal Exemples

$1 + \cos^{2} (x)$

Étape 1

Écrivez $1 + \cos^{2} (x)$ comme une fonction.

$f (x) = 1 + \cos^{2} (x)$

Étape 2

La fonction $F (x)$ peut être trouvée en déterminant l’intégrale infinie de la dérivée $f (x)$ .

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

Étape 3

Définissez l’intégrale à résoudre.

$F (x) = \int 1 + \cos^{2} (x) d x$

Étape 4

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$\int d x + \int \cos^{2} (x) d x$

Étape 5

Appliquez la règle de la constante.

$x + C + \int \cos^{2} (x) d x$

Étape 6

Utilisez la formule de l’angle moitié pour réécrire $\cos^{2} (x)$ en $\frac{1 + \cos (2 x)}{2}$ .

$x + C + \int \frac{1 + \cos (2 x)}{2} d x$

Étape 7

Comme $\frac{1}{2}$ est constant par rapport à $x$ , placez $\frac{1}{2}$ en dehors de l’intégrale.

$x + C + \frac{1}{2} \int 1 + \cos (2 x) d x$

Étape 8

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$x + C + \frac{1}{2} (\int d x + \int \cos (2 x) d x)$

Étape 9

Appliquez la règle de la constante.

$x + C + \frac{1}{2} (x + C + \int \cos (2 x) d x)$

Étape 10

Laissez $u = 2 x$ . Alors $d u = 2 d x$ , donc $\frac{1}{2} d u = d x$ . Réécrivez avec $u$ et $d$ $u$ .

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Étape 10.1

Laissez $u = 2 x$ . Déterminez $\frac{d u}{d x}$ .

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Étape 10.1.1

Différenciez $2 x$ .

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

Étape 10.1.2

Comme $2$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $2 x$ par rapport à $x$ est $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Étape 10.1.3

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

$2 \cdot 1$

Étape 10.1.4

Multipliez $2$ par $1$ .

$2$

Étape 10.2

Réécrivez le problème en utilisant $u$ et $d u$ .

$x + C + \frac{1}{2} (x + C + \int \cos (u) \frac{1}{2} d u)$

Étape 11

Associez $\cos (u)$ et $\frac{1}{2}$ .

$x + C + \frac{1}{2} (x + C + \int \frac{\cos (u)}{2} d u)$

Étape 12

Comme $\frac{1}{2}$ est constant par rapport à $u$ , placez $\frac{1}{2}$ en dehors de l’intégrale.

$x + C + \frac{1}{2} (x + C + \frac{1}{2} \int \cos (u) d u)$

Étape 13

L’intégrale de $\cos (u)$ par rapport à $u$ est $\sin (u)$ .

$x + C + \frac{1}{2} (x + C + \frac{1}{2} (\sin (u) + C))$

Étape 14

Simplifiez

$x + \frac{1}{2} (x + \frac{1}{2} \sin (u)) + C$

Étape 15

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $2 x$ .

$x + \frac{1}{2} (x + \frac{1}{2} \sin (2 x)) + C$

Étape 16

Simplifiez

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Étape 16.1

Associez $\frac{1}{2}$ et $\sin (2 x)$ .

$x + \frac{1}{2} (x + \frac{\sin (2 x)}{2}) + C$

Étape 16.2

Appliquez la propriété distributive.

$x + \frac{1}{2} x + \frac{1}{2} \cdot \frac{\sin (2 x)}{2} + C$

Étape 16.3

Associez $\frac{1}{2}$ et $x$ .

$x + \frac{x}{2} + \frac{1}{2} \cdot \frac{\sin (2 x)}{2} + C$

Étape 16.4

Multipliez $\frac{1}{2} \cdot \frac{\sin (2 x)}{2}$ .

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Étape 16.4.1

Multipliez $\frac{1}{2}$ par $\frac{\sin (2 x)}{2}$ .

$x + \frac{x}{2} + \frac{\sin (2 x)}{2 \cdot 2} + C$

Étape 16.4.2

Multipliez $2$ par $2$ .

$x + \frac{x}{2} + \frac{\sin (2 x)}{4} + C$

Étape 17

Remettez les termes dans l’ordre.

$x + \frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x) + C$

Étape 18

La réponse est la dérivée première de la fonction $f (x) = 1 + \cos^{2} (x)$ .

$F (x) =$ $x + \frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x) + C$