Calcolo Esempi

$\int \sqrt{16 - x^{2}} d x$

Passaggio 1

Sia $x = 4 \sin (t)$ , dove $- \frac{π}{2} \leq t \leq \frac{π}{2}$ . Allora $d x = 4 \cos (t) d t$ . Si noti che, poiché $- \frac{π}{2} \leq t \leq \frac{π}{2}$ , $4 \cos (t)$ è positivo.

$\int \sqrt{16 - {(4 \sin (t))}^{2}} (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2

Semplifica i termini.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 2.1

Semplifica $\sqrt{16 - {(4 \sin (t))}^{2}}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 2.1.1

Semplifica ciascun termine.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 2.1.1.1

Applica la regola del prodotto a $4 \sin (t)$ .

$\int \sqrt{16 - (4^{2} \sin^{2} (t))} (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2.1.1.2

Eleva $4$ alla potenza di $2$ .

$\int \sqrt{16 - (16 \sin^{2} (t))} (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2.1.1.3

Moltiplica $16$ per $- 1$ .

$\int \sqrt{16 - 16 \sin^{2} (t)} (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2.1.2

Scomponi $16$ da $16$ .

$\int \sqrt{16 (1) - 16 \sin^{2} (t)} (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2.1.3

Scomponi $16$ da $- 16 \sin^{2} (t)$ .

$\int \sqrt{16 (1) + 16 (- \sin^{2} (t))} (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2.1.4

Scomponi $16$ da $16 (1) + 16 (- \sin^{2} (t))$ .

$\int \sqrt{16 (1 - \sin^{2} (t))} (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2.1.5

Applica l'identità pitagorica.

$\int \sqrt{16 \cos^{2} (t)} (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2.1.6

Riscrivi $16 \cos^{2} (t)$ come ${(4 \cos (t))}^{2}$ .

$\int \sqrt{{(4 \cos (t))}^{2}} (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2.1.7

Estrai i termini dal radicale, presupponendo numeri reali positivi.

$\int 4 \cos (t) (4 \cos (t)) d t$

Passaggio 2.2

Semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 2.2.1

Moltiplica $4$ per $4$ .

$\int 16 \cos (t) \cos (t) d t$

Passaggio 2.2.2

Eleva $\cos (t)$ alla potenza di $1$ .

$\int 16 (\cos^{1} (t) \cos (t)) d t$

Passaggio 2.2.3

Eleva $\cos (t)$ alla potenza di $1$ .

$\int 16 (\cos^{1} (t) \cos^{1} (t)) d t$

Passaggio 2.2.4

Usa la regola della potenza $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ per combinare gli esponenti.

$\int 16 {\cos (t)}^{1 + 1} d t$

Passaggio 2.2.5

Somma $1$ e $1$ .

$\int 16 \cos^{2} (t) d t$

Passaggio 3

Poiché $16$ è costante rispetto a $t$ , sposta $16$ fuori dall'integrale.

$16 \int \cos^{2} (t) d t$

Passaggio 4

Usa la formula di bisezione per riscrivere $\cos^{2} (t)$ come $\frac{1 + \cos (2 t)}{2}$ .

$16 \int \frac{1 + \cos (2 t)}{2} d t$

Passaggio 5

Poiché $\frac{1}{2}$ è costante rispetto a $t$ , sposta $\frac{1}{2}$ fuori dall'integrale.

$16 (\frac{1}{2} \int 1 + \cos (2 t) d t)$

Passaggio 6

Semplifica.

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Passaggio 6.1

$\frac{1}{2}$ e $16$ .

$\frac{16}{2} \int 1 + \cos (2 t) d t$

Passaggio 6.2

Elimina il fattore comune di $16$ e $2$ .

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Passaggio 6.2.1

Scomponi $2$ da $16$ .

$\frac{2 \cdot 8}{2} \int 1 + \cos (2 t) d t$

Passaggio 6.2.2

Elimina i fattori comuni.

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Passaggio 6.2.2.1

Scomponi $2$ da $2$ .

$\frac{2 \cdot 8}{2 (1)} \int 1 + \cos (2 t) d t$

Passaggio 6.2.2.2

Elimina il fattore comune.

$\frac{2 \cdot 8}{2 \cdot 1} \int 1 + \cos (2 t) d t$

Passaggio 6.2.2.3

Riscrivi l'espressione.

$\frac{8}{1} \int 1 + \cos (2 t) d t$

Passaggio 6.2.2.4

Dividi $8$ per $1$ .

$8 \int 1 + \cos (2 t) d t$

Passaggio 7

Dividi il singolo integrale in più integrali.

$8 (\int d t + \int \cos (2 t) d t)$

Passaggio 8

Applica la regola costante.

$8 (t + C + \int \cos (2 t) d t)$

Passaggio 9

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

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Passaggio 9.1

Sia $u = 2 t$ . Trova $\frac{d u}{d t}$ .

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Passaggio 9.1.1

Differenzia $2 t$ .

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

Passaggio 9.1.2

Poiché $2$ è costante rispetto a $t$ , la derivata di $2 t$ rispetto a $t$ è $2 \frac{d}{d t} [t]$ .

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

Passaggio 9.1.3

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

$2 \cdot 1$

Passaggio 9.1.4

Moltiplica $2$ per $1$ .

$2$

Passaggio 9.2

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

$8 (t + C + \int \cos (u) \frac{1}{2} d u)$

Passaggio 10

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

$8 (t + C + \int \frac{\cos (u)}{2} d u)$

Passaggio 11

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

$8 (t + C + \frac{1}{2} \int \cos (u) d u)$

Passaggio 12

L'integrale di $\cos (u)$ rispetto a $u$ è $\sin (u)$ .

$8 (t + C + \frac{1}{2} (\sin (u) + C))$

Passaggio 13

Semplifica.

$8 (t + \frac{1}{2} \sin (u)) + C$

Passaggio 14

Sostituisci al posto di ogni variabile di integrazione per sostituzione.

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Passaggio 14.1

Sostituisci tutte le occorrenze di $t$ con $\arcsin (\frac{x}{4})$ .

$8 (\arcsin (\frac{x}{4}) + \frac{1}{2} \sin (u)) + C$

Passaggio 14.2

Sostituisci tutte le occorrenze di $u$ con $2 t$ .

$8 (\arcsin (\frac{x}{4}) + \frac{1}{2} \sin (2 t)) + C$

Passaggio 14.3

Sostituisci tutte le occorrenze di $t$ con $\arcsin (\frac{x}{4})$ .

$8 (\arcsin (\frac{x}{4}) + \frac{1}{2} \sin (2 \arcsin (\frac{x}{4}))) + C$

Passaggio 15

Semplifica.

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Passaggio 15.1

$\frac{1}{2}$ e $\sin (2 \arcsin (\frac{x}{4}))$ .

$8 (\arcsin (\frac{x}{4}) + \frac{\sin (2 \arcsin (\frac{x}{4}))}{2}) + C$

Passaggio 15.2

Applica la proprietà distributiva.

$8 \arcsin (\frac{x}{4}) + 8 \frac{\sin (2 \arcsin (\frac{x}{4}))}{2} + C$

Passaggio 15.3

Elimina il fattore comune di $2$ .

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Passaggio 15.3.1

Scomponi $2$ da $8$ .

$8 \arcsin (\frac{x}{4}) + 2 (4) \frac{\sin (2 \arcsin (\frac{x}{4}))}{2} + C$

Passaggio 15.3.2

Elimina il fattore comune.

$8 \arcsin (\frac{x}{4}) + 2 \cdot 4 \frac{\sin (2 \arcsin (\frac{x}{4}))}{2} + C$

Passaggio 15.3.3

Riscrivi l'espressione.

$8 \arcsin (\frac{x}{4}) + 4 \sin (2 \arcsin (\frac{x}{4})) + C$

Passaggio 16

Riordina i termini.

$8 \arcsin (\frac{1}{4} x) + 4 \sin (2 \arcsin (\frac{1}{4} x)) + C$