Calcul infinitésimal Exemples

$\int_{0}^{4} \frac{x}{\sqrt{1 + 2 x}} d x$

Étape 1

Laissez $u = 1 + 2 x$ . 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 1.1

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

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Étape 1.1.1

Différenciez $1 + 2 x$ .

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

Étape 1.1.2

Différenciez.

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Étape 1.1.2.1

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

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

Étape 1.1.2.2

Comme $1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $1$ par rapport à $x$ est $0$ .

$0 + \frac{d}{d x} [2 x]$

Étape 1.1.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [2 x]$ .

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Étape 1.1.3.1

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

$0 + 2 \frac{d}{d x} [x]$

Étape 1.1.3.2

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

$0 + 2 \cdot 1$

Étape 1.1.3.3

Multipliez $2$ par $1$ .

$0 + 2$

Étape 1.1.4

Additionnez $0$ et $2$ .

$2$

Étape 1.2

Remplacez la limite inférieure pour $x$ dans $u = 1 + 2 x$ .

$u_{lower} = 1 + 2 \cdot 0$

Étape 1.3

Simplifiez

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Étape 1.3.1

Multipliez $2$ par $0$ .

$u_{lower} = 1 + 0$

Étape 1.3.2

Additionnez $1$ et $0$ .

$u_{lower} = 1$

Étape 1.4

Remplacez la limite supérieure pour $x$ dans $u = 1 + 2 x$ .

$u_{upper} = 1 + 2 \cdot 4$

Étape 1.5

Simplifiez

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Étape 1.5.1

Multipliez $2$ par $4$ .

$u_{upper} = 1 + 8$

Étape 1.5.2

Additionnez $1$ et $8$ .

$u_{upper} = 9$

Étape 1.6

Les valeurs déterminées pour $u_{lower}$ et $u_{upper}$ seront utilisées pour évaluer l’intégrale définie.

$u_{lower} = 1$

$u_{upper} = 9$

Étape 1.7

Réécrivez le problème en utilisant $u$ , $d u$ et les nouvelles limites d’intégration.

$\int_{1}^{9} \frac{\frac{u}{2} - \frac{1}{2}}{\sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2

Simplifiez

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Étape 2.1

Multipliez $\frac{\frac{u}{2} - \frac{1}{2}}{\sqrt{u}}$ par $\frac{2}{2}$ .

$\int_{1}^{9} \frac{2}{2} \cdot \frac{\frac{u}{2} - \frac{1}{2}}{\sqrt{u}} \frac{1}{2} d u$

Étape 2.2

Associez.

$\int_{1}^{9} \frac{2 (\frac{u}{2} - \frac{1}{2})}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.3

Appliquez la propriété distributive.

$\int_{1}^{9} \frac{2 \frac{u}{2} + 2 (- \frac{1}{2})}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.4

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 2.4.1

Annulez le facteur commun.

$\int_{1}^{9} \frac{2 \frac{u}{2} + 2 (- \frac{1}{2})}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.4.2

Réécrivez l’expression.

$\int_{1}^{9} \frac{u + 2 (- \frac{1}{2})}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.5

Multipliez $- 1$ par $2$ .

$\int_{1}^{9} \frac{u - 2 (\frac{1}{2})}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.6

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

$\int_{1}^{9} \frac{u + \frac{- 2}{2}}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.7

Annulez le facteur commun à $- 2$ et $2$ .

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Étape 2.7.1

Factorisez $2$ à partir de $- 2$ .

$\int_{1}^{9} \frac{u + \frac{2 \cdot - 1}{2}}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.7.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 2.7.2.1

Factorisez $2$ à partir de $2$ .

$\int_{1}^{9} \frac{u + \frac{2 \cdot - 1}{2 (1)}}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.7.2.2

Annulez le facteur commun.

$\int_{1}^{9} \frac{u + \frac{2 \cdot - 1}{2 \cdot 1}}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.7.2.3

Réécrivez l’expression.

$\int_{1}^{9} \frac{u + \frac{- 1}{1}}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.7.2.4

Divisez $- 1$ par $1$ .

$\int_{1}^{9} \frac{u - 1}{2 \sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Étape 2.8

Multipliez $\frac{u - 1}{2 \sqrt{u}}$ par $\frac{1}{2}$ .

$\int_{1}^{9} \frac{u - 1}{2 \sqrt{u} \cdot 2} d u$

Étape 2.9

Multipliez $2$ par $2$ .

$\int_{1}^{9} \frac{u - 1}{4 \sqrt{u}} d u$

Étape 3

Comme $\frac{1}{4}$ est constant par rapport à $u$ , placez $\frac{1}{4}$ en dehors de l’intégrale.

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} \frac{u - 1}{\sqrt{u}} d u$

Étape 4

Appliquez les règles de base des exposants.

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Étape 4.1

Utilisez $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ pour réécrire $\sqrt{u}$ comme $u^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} \frac{u - 1}{u^{\frac{1}{2}}} d u$

Étape 4.2

Retirez $u^{\frac{1}{2}}$ du dénominateur en l’élevant à la puissance $- 1$ .

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} (u - 1) {(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1} d u$

Étape 4.3

Multipliez les exposants dans ${(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1}$ .

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Étape 4.3.1

Appliquez la règle de puissance et multipliez les exposants, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} (u - 1) u^{\frac{1}{2} \cdot - 1} d u$

Étape 4.3.2

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

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} (u - 1) u^{\frac{- 1}{2}} d u$

Étape 4.3.3

Placez le signe moins devant la fraction.

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} (u - 1) u^{- \frac{1}{2}} d u$

Étape 5

Développez $(u - 1) u^{- \frac{1}{2}}$ .

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Étape 5.1

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} u \cdot u^{- \frac{1}{2}} - 1 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Étape 5.2

Élevez $u$ à la puissance $1$ .

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} u^{1} u^{- \frac{1}{2}} - 1 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Étape 5.3

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

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} u^{1 - \frac{1}{2}} - 1 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Étape 5.4

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

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} u^{\frac{2}{2} - \frac{1}{2}} - 1 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Étape 5.5

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} u^{\frac{2 - 1}{2}} - 1 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Étape 5.6

Soustrayez $1$ de $2$ .

$\frac{1}{4} \int_{1}^{9} u^{\frac{1}{2}} - 1 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Étape 6

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$\frac{1}{4} (\int_{1}^{9} u^{\frac{1}{2}} d u + \int_{1}^{9} - 1 u^{- \frac{1}{2}} d u)$

Étape 7

Selon la règle de puissance, l’intégrale de $u^{\frac{1}{2}}$ par rapport à $u$ est $\frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}}]_{1}^{9} + \int_{1}^{9} - 1 u^{- \frac{1}{2}} d u)$

Étape 8

Comme $- 1$ est constant par rapport à $u$ , placez $- 1$ en dehors de l’intégrale.

$\frac{1}{4} (\frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}}]_{1}^{9} - \int_{1}^{9} u^{- \frac{1}{2}} d u)$

Étape 9

Selon la règle de puissance, l’intégrale de $u^{- \frac{1}{2}}$ par rapport à $u$ est $2 u^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}}]_{1}^{9} - (2 u^{\frac{1}{2}}]_{1}^{9}))$

Étape 10

Simplifiez l’expression.

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Étape 10.1

Évaluez $\frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}}$ sur $9$ et sur $1$ .

$\frac{1}{4} ((\frac{2}{3} \cdot 9^{\frac{3}{2}}) - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 u^{\frac{1}{2}}]_{1}^{9}))$

Étape 10.2

Évaluez $2 u^{\frac{1}{2}}$ sur $9$ et sur $1$ .

$\frac{1}{4} (\frac{2}{3} \cdot 9^{\frac{3}{2}} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.3

Simplifiez

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Étape 10.3.1

Réécrivez $9$ comme $3^{2}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{2}{3} \cdot {(3^{2})}^{\frac{3}{2}} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.3.2

Appliquez la règle de puissance et multipliez les exposants, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{2}{3} \cdot 3^{2 (\frac{3}{2})} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.3.3

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 10.3.3.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{1}{4} (\frac{2}{3} \cdot 3^{2 (\frac{3}{2})} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.3.3.2

Réécrivez l’expression.

$\frac{1}{4} (\frac{2}{3} \cdot 3^{3} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.3.4

Élevez $3$ à la puissance $3$ .

$\frac{1}{4} (\frac{2}{3} \cdot 27 - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.4

Simplifiez

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Étape 10.4.1

Associez $\frac{2}{3}$ et $27$ .

$\frac{1}{4} (\frac{2 \cdot 27}{3} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.4.2

Multipliez $2$ par $27$ .

$\frac{1}{4} (\frac{54}{3} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.4.3

Annulez le facteur commun à $54$ et $3$ .

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Étape 10.4.3.1

Factorisez $3$ à partir de $54$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 \cdot 18}{3} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.4.3.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 10.4.3.2.1

Factorisez $3$ à partir de $3$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 \cdot 18}{3 (1)} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.4.3.2.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{1}{4} (\frac{3 \cdot 18}{3 \cdot 1} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.4.3.2.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{1}{4} (\frac{18}{1} - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.4.3.2.4

Divisez $18$ par $1$ .

$\frac{1}{4} (18 - \frac{2}{3} \cdot 1^{\frac{3}{2}} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.5

Simplifiez l’expression.

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Étape 10.5.1

Un à n’importe quelle puissance est égal à un.

$\frac{1}{4} (18 - \frac{2}{3} \cdot 1 - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.5.2

Multipliez $- 1$ par $1$ .

$\frac{1}{4} (18 - \frac{2}{3} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.6

Simplifiez

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Étape 10.6.1

Pour écrire $18$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{3}{3}$ .

$\frac{1}{4} (18 \cdot \frac{3}{3} - \frac{2}{3} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.6.2

Associez $18$ et $\frac{3}{3}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{18 \cdot 3}{3} - \frac{2}{3} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.6.3

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{1}{4} (\frac{18 \cdot 3 - 2}{3} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.6.4

Simplifiez le numérateur.

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Étape 10.6.4.1

Multipliez $18$ par $3$ .

$\frac{1}{4} (\frac{54 - 2}{3} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.6.4.2

Soustrayez $2$ de $54$ .

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - (2 \cdot 9^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.7

Simplifiez

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Étape 10.7.1

Réécrivez $9$ comme $3^{2}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - (2 \cdot {(3^{2})}^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.7.2

Appliquez la règle de puissance et multipliez les exposants, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - (2 \cdot 3^{2 (\frac{1}{2})} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.7.3

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 10.7.3.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - (2 \cdot 3^{2 (\frac{1}{2})} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.7.3.2

Réécrivez l’expression.

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - (2 \cdot 3^{1} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.7.4

Évaluez l’exposant.

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - (2 \cdot 3 - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.8

Simplifiez l’expression.

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Étape 10.8.1

Multipliez $2$ par $3$ .

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - (6 - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}))$

Étape 10.8.2

Un à n’importe quelle puissance est égal à un.

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - (6 - 2 \cdot 1))$

Étape 10.8.3

Multipliez $- 2$ par $1$ .

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - (6 - 2))$

Étape 10.8.4

Soustrayez $2$ de $6$ .

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - 1 \cdot 4)$

Étape 10.8.5

Multipliez $- 1$ par $4$ .

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - 4)$

Étape 10.9

Simplifiez

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Étape 10.9.1

Pour écrire $- 4$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{3}{3}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} - 4 \cdot \frac{3}{3})$

Étape 10.9.2

Associez $- 4$ et $\frac{3}{3}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{52}{3} + \frac{- 4 \cdot 3}{3})$

Étape 10.9.3

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{1}{4} \cdot \frac{52 - 4 \cdot 3}{3}$

Étape 10.9.4

Simplifiez le numérateur.

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Étape 10.9.4.1

Multipliez $- 4$ par $3$ .

$\frac{1}{4} \cdot \frac{52 - 12}{3}$

Étape 10.9.4.2

Soustrayez $12$ de $52$ .

$\frac{1}{4} \cdot \frac{40}{3}$

Étape 10.10

Simplifiez

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Étape 10.10.1

Multipliez $\frac{1}{4}$ par $\frac{40}{3}$ .

$\frac{40}{4 \cdot 3}$

Étape 10.10.2

Multipliez $4$ par $3$ .

$\frac{40}{12}$

Étape 10.10.3

Annulez le facteur commun à $40$ et $12$ .

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Étape 10.10.3.1

Factorisez $4$ à partir de $40$ .

$\frac{4 (10)}{12}$

Étape 10.10.3.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 10.10.3.2.1

Factorisez $4$ à partir de $12$ .

$\frac{4 \cdot 10}{4 \cdot 3}$

Étape 10.10.3.2.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{4 \cdot 10}{4 \cdot 3}$

Étape 10.10.3.2.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{10}{3}$

Étape 11

Le résultat peut être affiché en différentes formes.

Forme exacte :

$\frac{10}{3}$

Forme décimale :

$3.\overline{3}$

Forme de nombre mixte :

$3 \frac{1}{3}$