Calcolo Esempi

$\int x^{2} \arctan (x) d x$

Passaggio 1

Integra per parti usando la formula $\int u d v = u v - \int v d u$ , dove $u = \arctan (x)$ e $d v = x^{2}$ .

$\arctan (x) (\frac{1}{3} x^{3}) - \int \frac{1}{3} x^{3} \frac{1}{x^{2} + 1} d x$

Passaggio 2

Semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 2.1

$\frac{1}{3}$ e $x^{3}$ .

$\arctan (x) \frac{x^{3}}{3} - \int \frac{1}{3} x^{3} \frac{1}{x^{2} + 1} d x$

Passaggio 2.2

$\arctan (x)$ e $\frac{x^{3}}{3}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \int \frac{1}{3} x^{3} \frac{1}{x^{2} + 1} d x$

Passaggio 3

Poiché $\frac{1}{3}$ è costante rispetto a $x$ , sposta $\frac{1}{3}$ fuori dall'integrale.

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - (\frac{1}{3} \int x^{3} \frac{1}{x^{2} + 1} d x)$

Passaggio 4

$x^{3}$ e $\frac{1}{x^{2} + 1}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} \int \frac{x^{3}}{x^{2} + 1} d x$

Passaggio 5

Dividi $x^{3}$ per $x^{2} + 1$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 5.1

Imposta i polinomi da dividere. Se non c'è un termine per ogni esponente, inseriscine uno con un valore di $0$ .

$x^{2}$

$0 x$

$1$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

Passaggio 5.2

Dividi il termine di ordine più alto nel dividendo $x^{3}$ per il termine di ordine più alto nel divisore $x^{2}$ .

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$1$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

Passaggio 5.3

Moltiplica il nuovo quoziente per il divisore.

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$1$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

$x^{3}$

$0$

$x$

Passaggio 5.4

L'espressione deve essere sottratta dal dividendo; quindi, cambia tutti i segni in $x^{3} + 0 + x$

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$1$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

$x^{3}$

$0$

$x$

Passaggio 5.5

Dopo aver cambiato i segni, somma l'ultimo dividendo del polinomio moltiplicato per trovare il nuovo dividendo.

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$1$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

$x^{3}$

$0$

$x$

Passaggio 5.6

Abbassa il termine successivo dal dividendo originale nel dividendo attuale.

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$1$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

$x^{3}$

$0$

$x$

$0$

Passaggio 5.7

La risposta finale è il quoziente più il resto sopra il divisore.

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} \int x + \frac{- x}{x^{2} + 1} d x$

Passaggio 6

Dividi il singolo integrale in più integrali.

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\int x d x + \int \frac{- x}{x^{2} + 1} d x)$

Passaggio 7

Sposta il negativo davanti alla frazione.

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\int x d x + \int - \frac{x}{x^{2} + 1} d x)$

Passaggio 8

Secondo la regola della potenza, l'intero di $x$ rispetto a $x$ è $\frac{1}{2} x^{2}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} + C + \int - \frac{x}{x^{2} + 1} d x)$

Passaggio 9

Poiché $- 1$ è costante rispetto a $x$ , sposta $- 1$ fuori dall'integrale.

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} + C - \int \frac{x}{x^{2} + 1} d x)$

Passaggio 10

Sia $u = x^{2} + 1$ . Allora $d u = 2 x d x$ , quindi $\frac{1}{2} d u = x d x$ . Riscrivi usando $u$ e $d$ $u$ .

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Passaggio 10.1

Sia $u = x^{2} + 1$ . Trova $\frac{d u}{d x}$ .

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Passaggio 10.1.1

Differenzia $x^{2} + 1$ .

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

Passaggio 10.1.2

Secondo la regola della somma, la derivata di $x^{2} + 1$ rispetto a $x$ è $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

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

Passaggio 10.1.3

Differenzia usando la regola della potenza secondo cui $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 2$ .

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

Passaggio 10.1.4

Poiché $1$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $1$ rispetto a $x$ è $0$ .

$2 x + 0$

Passaggio 10.1.5

Somma $2 x$ e $0$ .

$2 x$

Passaggio 10.2

Riscrivi il problema usando $u$ e $d u$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} + C - \int \frac{1}{u} \cdot \frac{1}{2} d u)$

Passaggio 11

Semplifica.

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Passaggio 11.1

Moltiplica $\frac{1}{u}$ per $\frac{1}{2}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} + C - \int \frac{1}{u \cdot 2} d u)$

Passaggio 11.2

Sposta $2$ alla sinistra di $u$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} + C - \int \frac{1}{2 u} d u)$

Passaggio 12

Poiché $\frac{1}{2}$ è costante rispetto a $u$ , sposta $\frac{1}{2}$ fuori dall'integrale.

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} + C - (\frac{1}{2} \int \frac{1}{u} d u))$

Passaggio 13

L'integrale di $\frac{1}{u}$ rispetto a $u$ è $\ln (| u |)$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} + C - \frac{1}{2} (\ln (| u |) + C))$

Passaggio 14

Semplifica.

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Passaggio 14.1

Semplifica.

$\frac{1}{3} \arctan (x) x^{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} - \frac{1}{2} \ln (| u |)) + C$

Passaggio 14.2

Semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 14.2.1

$\frac{1}{3}$ e $\arctan (x)$ .

$\frac{\arctan (x)}{3} x^{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} - \frac{1}{2} \ln (| u |)) + C$

Passaggio 14.2.2

$\frac{\arctan (x)}{3}$ e $x^{3}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} - \frac{1}{2} \ln (| u |)) + C$

Passaggio 14.2.3

Per scrivere $- \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} - \frac{1}{2} \ln (| u |))$ come una frazione con un comune denominatore, moltiplicala per $\frac{3}{3}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} - \frac{1}{2} \ln (| u |)) \cdot \frac{3}{3} + C$

Passaggio 14.2.4

$- \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} - \frac{1}{2} \ln (| u |))$ e $\frac{3}{3}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3}}{3} + \frac{- \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} - \frac{1}{2} \ln (| u |)) \cdot 3}{3} + C$

Passaggio 14.2.5

Riduci i numeratori su un comune denominatore.

$\frac{\arctan (x) x^{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{2} x^{2} - \frac{1}{2} \ln (| u |)) \cdot 3}{3} + C$

Passaggio 14.2.6

$\frac{1}{2}$ e $x^{2}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3} - \frac{1}{3} (\frac{x^{2}}{2} - \frac{1}{2} \ln (| u |)) \cdot 3}{3} + C$

Passaggio 14.2.7

$\ln (| u |)$ e $\frac{1}{2}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3} - \frac{1}{3} (\frac{x^{2}}{2} - \frac{\ln (| u |)}{2}) \cdot 3}{3} + C$

Passaggio 14.2.8

Moltiplica $3$ per $- 1$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3} - 3 (\frac{1}{3}) (\frac{x^{2}}{2} - \frac{\ln (| u |)}{2})}{3} + C$

Passaggio 14.2.9

$- 3$ e $\frac{1}{3}$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3} + \frac{- 3}{3} (\frac{x^{2}}{2} - \frac{\ln (| u |)}{2})}{3} + C$

Passaggio 14.2.10

Elimina il fattore comune di $- 3$ e $3$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 14.2.10.1

Scomponi $3$ da $- 3$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3} + \frac{3 \cdot - 1}{3} (\frac{x^{2}}{2} - \frac{\ln (| u |)}{2})}{3} + C$

Passaggio 14.2.10.2

Elimina i fattori comuni.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 14.2.10.2.1

Scomponi $3$ da $3$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3} + \frac{3 \cdot - 1}{3 (1)} (\frac{x^{2}}{2} - \frac{\ln (| u |)}{2})}{3} + C$

Passaggio 14.2.10.2.2

Elimina il fattore comune.

$\frac{\arctan (x) x^{3} + \frac{3 \cdot - 1}{3 \cdot 1} (\frac{x^{2}}{2} - \frac{\ln (| u |)}{2})}{3} + C$

Passaggio 14.2.10.2.3

Riscrivi l'espressione.

$\frac{\arctan (x) x^{3} + \frac{- 1}{1} (\frac{x^{2}}{2} - \frac{\ln (| u |)}{2})}{3} + C$

Passaggio 14.2.10.2.4

Dividi $- 1$ per $1$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3} - (\frac{x^{2}}{2} - \frac{\ln (| u |)}{2})}{3} + C$

Passaggio 15

Sostituisci tutte le occorrenze di $u$ con $x^{2} + 1$ .

$\frac{\arctan (x) x^{3} - (\frac{x^{2}}{2} - \frac{\ln (| x^{2} + 1 |)}{2})}{3} + C$

Passaggio 16

Riduci i numeratori su un comune denominatore.

$\frac{\arctan (x) x^{3} - \frac{x^{2} - \ln (| x^{2} + 1 |)}{2}}{3} + C$

Passaggio 17

Riordina i termini.

$\frac{1}{3} (\arctan (x) x^{3} - \frac{1}{2} (x^{2} - \ln (| x^{2} + 1 |))) + C$