Calcolo Esempi

$\cos^{3} (2 x) \sin^{2} (2 x) d x$

Passaggio 1

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

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Passaggio 1.1

Sia $u_{1} = 2 x$ . Trova $\frac{d u_{1}}{d x}$ .

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Passaggio 1.1.1

Differenzia $2 x$ .

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

Passaggio 1.1.2

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

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

Passaggio 1.1.3

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

$2 \cdot 1$

Passaggio 1.1.4

Moltiplica $2$ per $1$ .

$2$

Passaggio 1.2

Riscrivi il problema usando $u_{1}$ e $d u_{1}$ .

$\int \cos^{3} (u_{1}) \sin^{2} (u_{1}) \frac{1}{2} d u_{1}$

Passaggio 2

Semplifica.

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Passaggio 2.1

$\frac{1}{2}$ e $\cos^{3} (u_{1})$ .

$\int \frac{\cos^{3} (u_{1})}{2} \sin^{2} (u_{1}) d u_{1}$

Passaggio 2.2

$\frac{\cos^{3} (u_{1})}{2}$ e $\sin^{2} (u_{1})$ .

$\int \frac{\cos^{3} (u_{1}) \sin^{2} (u_{1})}{2} d u_{1}$

Passaggio 3

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

$\frac{1}{2} \int \cos^{3} (u_{1}) \sin^{2} (u_{1}) d u_{1}$

Passaggio 4

Metti in evidenza $\cos^{2} (u_{1})$ .

$\frac{1}{2} \int \cos^{2} (u_{1}) \cos (u_{1}) \sin^{2} (u_{1}) d u_{1}$

Passaggio 5

Usando l'identità pitagorica, riscrivi $\cos^{2} (u_{1})$ come $1 - \sin^{2} (u_{1})$ .

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

Passaggio 6

Sia $u_{2} = \sin (u_{1})$ . Allora $d u_{2} = \cos (u_{1}) d u_{1}$ , quindi $\frac{1}{\cos (u_{1})} d u_{2} = d u_{1}$ . Riscrivi usando $u_{2}$ e $d$ $u_{2}$ .

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Passaggio 6.1

Sia $u_{2} = \sin (u_{1})$ . Trova $\frac{d u_{2}}{d u_{1}}$ .

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Passaggio 6.1.1

Differenzia $\sin (u_{1})$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [\sin (u_{1})]$

Passaggio 6.1.2

La derivata di $\sin (u_{1})$ rispetto a $u_{1}$ è $\cos (u_{1})$ .

$\cos (u_{1})$

Passaggio 6.2

Riscrivi il problema usando $u_{2}$ e $d u_{2}$ .

$\frac{1}{2} \int (1 - {u_{2}}^{2}) {u_{2}}^{2} d u_{2}$

Passaggio 7

Moltiplica $(1 - {u_{2}}^{2}) {u_{2}}^{2}$ .

$\frac{1}{2} \int 1 {u_{2}}^{2} - {u_{2}}^{2} {u_{2}}^{2} d u_{2}$

Passaggio 8

Semplifica.

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Passaggio 8.1

Moltiplica ${u_{2}}^{2}$ per $1$ .

$\frac{1}{2} \int {u_{2}}^{2} - {u_{2}}^{2} {u_{2}}^{2} d u_{2}$

Passaggio 8.2

Moltiplica ${u_{2}}^{2}$ per ${u_{2}}^{2}$ sommando gli esponenti.

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Passaggio 8.2.1

Sposta ${u_{2}}^{2}$ .

$\frac{1}{2} \int {u_{2}}^{2} - ({u_{2}}^{2} {u_{2}}^{2}) d u_{2}$

Passaggio 8.2.2

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

$\frac{1}{2} \int {u_{2}}^{2} - {u_{2}}^{2 + 2} d u_{2}$

Passaggio 8.2.3

Somma $2$ e $2$ .

$\frac{1}{2} \int {u_{2}}^{2} - {u_{2}}^{4} d u_{2}$

Passaggio 9

Dividi il singolo integrale in più integrali.

$\frac{1}{2} (\int {u_{2}}^{2} d u_{2} + \int - {u_{2}}^{4} d u_{2})$

Passaggio 10

Secondo la regola della potenza, l'intero di ${u_{2}}^{2}$ rispetto a $u_{2}$ è $\frac{1}{3} {u_{2}}^{3}$ .

$\frac{1}{2} (\frac{1}{3} {u_{2}}^{3} + C + \int - {u_{2}}^{4} d u_{2})$

Passaggio 11

Poiché $- 1$ è costante rispetto a $u_{2}$ , sposta $- 1$ fuori dall'integrale.

$\frac{1}{2} (\frac{1}{3} {u_{2}}^{3} + C - \int {u_{2}}^{4} d u_{2})$

Passaggio 12

Secondo la regola della potenza, l'intero di ${u_{2}}^{4}$ rispetto a $u_{2}$ è $\frac{1}{5} {u_{2}}^{5}$ .

$\frac{1}{2} (\frac{1}{3} {u_{2}}^{3} + C - (\frac{1}{5} {u_{2}}^{5} + C))$

Passaggio 13

Semplifica.

$\frac{1}{2} (\frac{1}{3} {u_{2}}^{3} - \frac{1}{5} {u_{2}}^{5}) + C$

Passaggio 14

Sostituisci al posto di ogni variabile di integrazione per sostituzione.

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Passaggio 14.1

Sostituisci tutte le occorrenze di $u_{2}$ con $\sin (u_{1})$ .

$\frac{1}{2} (\frac{1}{3} \sin^{3} (u_{1}) - \frac{1}{5} \sin^{5} (u_{1})) + C$

Passaggio 14.2

Sostituisci tutte le occorrenze di $u_{1}$ con $2 x$ .

$\frac{1}{2} (\frac{1}{3} \sin^{3} (2 x) - \frac{1}{5} \sin^{5} (2 x)) + C$