Calcolo Esempi

$\int \frac{x^{2}}{\sqrt{1 - x^{2}}} d x$

Passaggio 1

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

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

Passaggio 2

Semplifica i termini.

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Passaggio 2.1

Semplifica $\sqrt{1 - \sin^{2} (t)}$ .

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Passaggio 2.1.1

Applica l'identità pitagorica.

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

Passaggio 2.1.2

Estrai i termini dal radicale, presupponendo numeri reali positivi.

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

Passaggio 2.2

Elimina il fattore comune di $\cos (t)$ .

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Passaggio 2.2.1

Elimina il fattore comune.

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

Passaggio 2.2.2

Riscrivi l'espressione.

$\int \sin^{2} (t) d t$

Passaggio 3

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

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

Passaggio 4

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

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

Passaggio 5

Dividi il singolo integrale in più integrali.

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

Passaggio 6

Applica la regola costante.

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

Passaggio 7

Poiché $- 1$ è costante rispetto a $t$ , sposta $- 1$ fuori dall'integrale.

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

Passaggio 8

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 8.1

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

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Passaggio 8.1.1

Differenzia $2 t$ .

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

Passaggio 8.1.2

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 8.1.3

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 8.1.4

Moltiplica $2$ per $1$ .

$2$

Passaggio 8.2

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

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

Passaggio 9

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

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

Passaggio 10

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

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

Passaggio 11

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

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

Passaggio 12

Semplifica.

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

Passaggio 13

Sostituisci al posto di ogni variabile di integrazione per sostituzione.

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Passaggio 13.1

Sostituisci tutte le occorrenze di $t$ con $\arcsin (x)$ .

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

Passaggio 13.2

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

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

Passaggio 13.3

Sostituisci tutte le occorrenze di $t$ con $\arcsin (x)$ .

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

Passaggio 14

Semplifica.

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Passaggio 14.1

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

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

Passaggio 14.2

Applica la proprietà distributiva.

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

Passaggio 14.3

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

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

Passaggio 14.4

Moltiplica $\frac{1}{2} (- \frac{\sin (2 \arcsin (x))}{2})$ .

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Passaggio 14.4.1

Moltiplica $\frac{1}{2}$ per $\frac{\sin (2 \arcsin (x))}{2}$ .

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

Passaggio 14.4.2

Moltiplica $2$ per $2$ .

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

Passaggio 15

Riordina i termini.

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