Cálculo Exemplos

$\frac{2 x - 13}{(x + 1) (x - 2)}$

Etapa 1

Escreva $\frac{2 x - 13}{(x + 1) (x - 2)}$ como uma função.

$f (x) = \frac{2 x - 13}{(x + 1) (x - 2)}$

Etapa 2

É possível determinar a função $F (x)$ encontrando a integral indefinida da derivada $f (x)$ .

$F (x) = \int f (x) d x$

Etapa 3

Estabeleça a integral para resolver.

$F (x) = \int \frac{2 x - 13}{(x + 1) (x - 2)} d x$

Etapa 4

Escreva a fração usando a decomposição da fração parcial.

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Etapa 4.1

Decomponha a fração e multiplique pelo denominador comum.

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Etapa 4.1.1

Para cada fator no denominador, crie uma fração usando o fator como denominador e um valor desconhecido como numerador. Como o fator no denominador é linear, coloque uma única variável em seu lugar $A$ .

$\frac{A}{x + 1}$

Etapa 4.1.2

$\frac{A}{x + 1} + \frac{B}{x - 2}$

Etapa 4.1.3

Multiplique cada fração na equação pelo denominador da expressão original. Nesse caso, o denominador é $(x + 1) (x - 2)$ .

$\frac{(2 x - 13) (x + 1) (x - 2)}{(x + 1) (x - 2)} = \frac{(A) (x + 1) (x - 2)}{x + 1} + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.4

Cancele o fator comum de $x + 1$ .

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Etapa 4.1.4.1

Cancele o fator comum.

$\frac{(2 x - 13) (x + 1) (x - 2)}{(x + 1) (x - 2)} = \frac{(A) (x + 1) (x - 2)}{x + 1} + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.4.2

Reescreva a expressão.

$\frac{(2 x - 13) (x - 2)}{x - 2} = \frac{(A) (x + 1) (x - 2)}{x + 1} + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.5

Cancele o fator comum de $x - 2$ .

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Etapa 4.1.5.1

Cancele o fator comum.

$\frac{(2 x - 13) (x - 2)}{x - 2} = \frac{(A) (x + 1) (x - 2)}{x + 1} + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.5.2

Divida $2 x - 13$ por $1$ .

$2 x - 13 = \frac{(A) (x + 1) (x - 2)}{x + 1} + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.6

Simplifique cada termo.

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Etapa 4.1.6.1

Cancele o fator comum de $x + 1$ .

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Etapa 4.1.6.1.1

Cancele o fator comum.

$2 x - 13 = \frac{A (x + 1) (x - 2)}{x + 1} + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.6.1.2

Divida $(A) (x - 2)$ por $1$ .

$2 x - 13 = (A) (x - 2) + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.6.2

Aplique a propriedade distributiva.

$2 x - 13 = A x + A \cdot - 2 + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.6.3

Mova $- 2$ para a esquerda de $A$ .

$2 x - 13 = A x - 2 \cdot A + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.6.4

Cancele o fator comum de $x - 2$ .

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Etapa 4.1.6.4.1

Cancele o fator comum.

$2 x - 13 = A x - 2 A + \frac{(B) (x + 1) (x - 2)}{x - 2}$

Etapa 4.1.6.4.2

Divida $(B) (x + 1)$ por $1$ .

$2 x - 13 = A x - 2 A + (B) (x + 1)$

Etapa 4.1.6.5

Aplique a propriedade distributiva.

$2 x - 13 = A x - 2 A + B x + B \cdot 1$

Etapa 4.1.6.6

Multiplique $B$ por $1$ .

$2 x - 13 = A x - 2 A + B x + B$

Etapa 4.1.7

Mova $- 2 A$ .

$2 x - 13 = A x + B x - 2 A + B$

Etapa 4.2

Crie equações para as variáveis da fração parcial e use-as para estabelecer um sistema de equações.

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Etapa 4.2.1

Para criar uma equação para as variáveis de fração parcial, equacione os coeficientes de $x$ de cada lado da equação. Para que a equação seja igual, os coeficientes equivalentes em cada lado da equação devem ser iguais.

$2 = A + B$

Etapa 4.2.2

Para criar uma equação para as variáveis de fração parcial, equacione os coeficientes dos termos que não contêm $x$ . Para que a equação seja igual, os coeficientes equivalentes em cada lado da equação devem ser iguais.

$- 13 = - 2 A + B$

Etapa 4.2.3

Monte o sistema de equações para encontrar os coeficientes das frações parciais.

$2 = A + B$

$- 13 = - 2 A + B$

$2 = A + B$

$- 13 = - 2 A + B$

Etapa 4.3

Resolva o sistema de equações.

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Etapa 4.3.1

Resolva $A$ em $2 = A + B$ .

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Etapa 4.3.1.1

Reescreva a equação como $A + B = 2$ .

$A + B = 2$

$- 13 = - 2 A + B$

Etapa 4.3.1.2

Subtraia $B$ dos dois lados da equação.

$A = 2 - B$

$- 13 = - 2 A + B$

$A = 2 - B$

$- 13 = - 2 A + B$

Etapa 4.3.2

Substitua todas as ocorrências de $A$ por $2 - B$ em cada equação.

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Etapa 4.3.2.1

Substitua todas as ocorrências de $A$ em $- 13 = - 2 A + B$ por $2 - B$ .

$- 13 = - 2 (2 - B) + B$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.2.2

Simplifique o lado direito.

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Etapa 4.3.2.2.1

Simplifique $- 2 (2 - B) + B$ .

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Etapa 4.3.2.2.1.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 4.3.2.2.1.1.1

Aplique a propriedade distributiva.

$- 13 = - 2 \cdot 2 - 2 (- B) + B$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.2.2.1.1.2

Multiplique $- 2$ por $2$ .

$- 13 = - 4 - 2 (- B) + B$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.2.2.1.1.3

Multiplique $- 1$ por $- 2$ .

$- 13 = - 4 + 2 B + B$

$A = 2 - B$

$- 13 = - 4 + 2 B + B$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.2.2.1.2

Some $2 B$ e $B$ .

$- 13 = - 4 + 3 B$

$A = 2 - B$

$- 13 = - 4 + 3 B$

$A = 2 - B$

$- 13 = - 4 + 3 B$

$A = 2 - B$

$- 13 = - 4 + 3 B$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.3

Resolva $B$ em $- 13 = - 4 + 3 B$ .

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Etapa 4.3.3.1

Reescreva a equação como $- 4 + 3 B = - 13$ .

$- 4 + 3 B = - 13$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.3.2

Mova todos os termos que não contêm $B$ para o lado direito da equação.

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Etapa 4.3.3.2.1

Some $4$ aos dois lados da equação.

$3 B = - 13 + 4$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.3.2.2

Some $- 13$ e $4$ .

$3 B = - 9$

$A = 2 - B$

$3 B = - 9$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.3.3

Divida cada termo em $3 B = - 9$ por $3$ e simplifique.

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Etapa 4.3.3.3.1

Divida cada termo em $3 B = - 9$ por $3$ .

$\frac{3 B}{3} = \frac{- 9}{3}$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.3.3.2

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 4.3.3.3.2.1

Cancele o fator comum de $3$ .

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Etapa 4.3.3.3.2.1.1

Cancele o fator comum.

$\frac{3 B}{3} = \frac{- 9}{3}$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.3.3.2.1.2

Divida $B$ por $1$ .

$B = \frac{- 9}{3}$

$A = 2 - B$

$B = \frac{- 9}{3}$

$A = 2 - B$

$B = \frac{- 9}{3}$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.3.3.3

Simplifique o lado direito.

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Etapa 4.3.3.3.3.1

Divida $- 9$ por $3$ .

$B = - 3$

$A = 2 - B$

$B = - 3$

$A = 2 - B$

$B = - 3$

$A = 2 - B$

$B = - 3$

$A = 2 - B$

Etapa 4.3.4

Substitua todas as ocorrências de $B$ por $- 3$ em cada equação.

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Etapa 4.3.4.1

Substitua todas as ocorrências de $B$ em $A = 2 - B$ por $- 3$ .

$A = 2 - (- 3)$

$B = - 3$

Etapa 4.3.4.2

Simplifique o lado direito.

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Etapa 4.3.4.2.1

Simplifique $2 - (- 3)$ .

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Etapa 4.3.4.2.1.1

Multiplique $- 1$ por $- 3$ .

$A = 2 + 3$

$B = - 3$

Etapa 4.3.4.2.1.2

Some $2$ e $3$ .

$A = 5$

$B = - 3$

$A = 5$

$B = - 3$

$A = 5$

$B = - 3$

$A = 5$

$B = - 3$

Etapa 4.3.5

Liste todas as soluções.

$A = 5, B = - 3$

Etapa 4.4

Substitua cada um dos coeficientes de fração parcial em $\frac{A}{x + 1} + \frac{B}{x - 2}$ pelos valores encontrados para $A$ e $B$ .

$\frac{5}{x + 1} + \frac{- 3}{x - 2}$

Etapa 4.5

Mova o número negativo para a frente da fração.

$\int \frac{5}{x + 1} - \frac{3}{x - 2} d x$

Etapa 5

Divida a integral única em várias integrais.

$\int \frac{5}{x + 1} d x + \int - \frac{3}{x - 2} d x$

Etapa 6

Como $5$ é constante com relação a $x$ , mova $5$ para fora da integral.

$5 \int \frac{1}{x + 1} d x + \int - \frac{3}{x - 2} d x$

Etapa 7

Deixe $u_{1} = x + 1$ . Depois, $d u_{1} = d x$ . Reescreva usando $u_{1}$ e $d$ $u_{1}$ .

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Etapa 7.1

Deixe $u_{1} = x + 1$ . Encontre $\frac{d u_{1}}{d x}$ .

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Etapa 7.1.1

Diferencie $x + 1$ .

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

Etapa 7.1.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x + 1$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$ .

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

Etapa 7.1.3

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

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

Etapa 7.1.4

Como $1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $1$ em relação a $x$ é $0$ .

$1 + 0$

Etapa 7.1.5

Some $1$ e $0$ .

$1$

Etapa 7.2

Reescreva o problema usando $u_{1}$ e $d u_{1}$ .

$5 \int \frac{1}{u_{1}} d u_{1} + \int - \frac{3}{x - 2} d x$

Etapa 8

A integral de $\frac{1}{u_{1}}$ com relação a $u_{1}$ é $\ln (| u_{1} |)$ .

$5 (\ln (| u_{1} |) + C) + \int - \frac{3}{x - 2} d x$

Etapa 9

Como $- 1$ é constante com relação a $x$ , mova $- 1$ para fora da integral.

$5 (\ln (| u_{1} |) + C) - \int \frac{3}{x - 2} d x$

Etapa 10

Como $3$ é constante com relação a $x$ , mova $3$ para fora da integral.

$5 (\ln (| u_{1} |) + C) - (3 \int \frac{1}{x - 2} d x)$

Etapa 11

Multiplique $3$ por $- 1$ .

$5 (\ln (| u_{1} |) + C) - 3 \int \frac{1}{x - 2} d x$

Etapa 12

Deixe $u_{2} = x - 2$ . Depois, $d u_{2} = d x$ . Reescreva usando $u_{2}$ e $d$ $u_{2}$ .

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Etapa 12.1

Deixe $u_{2} = x - 2$ . Encontre $\frac{d u_{2}}{d x}$ .

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Etapa 12.1.1

Diferencie $x - 2$ .

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

Etapa 12.1.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x - 2$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 2]$ .

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

Etapa 12.1.3

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

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

Etapa 12.1.4

Como $- 2$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 2$ em relação a $x$ é $0$ .

$1 + 0$

Etapa 12.1.5

Some $1$ e $0$ .

$1$

Etapa 12.2

Reescreva o problema usando $u_{2}$ e $d u_{2}$ .

$5 (\ln (| u_{1} |) + C) - 3 \int \frac{1}{u_{2}} d u_{2}$

Etapa 13

A integral de $\frac{1}{u_{2}}$ com relação a $u_{2}$ é $\ln (| u_{2} |)$ .

$5 (\ln (| u_{1} |) + C) - 3 (\ln (| u_{2} |) + C)$

Etapa 14

Simplifique.

$5 \ln (| u_{1} |) - 3 \ln (| u_{2} |) + C$

Etapa 15

Substitua novamente para cada variável de substituição de integração.

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Etapa 15.1

Substitua todas as ocorrências de $u_{1}$ por $x + 1$ .

$5 \ln (| x + 1 |) - 3 \ln (| u_{2} |) + C$

Etapa 15.2

Substitua todas as ocorrências de $u_{2}$ por $x - 2$ .

$5 \ln (| x + 1 |) - 3 \ln (| x - 2 |) + C$

Etapa 16

A resposta é a primitiva da função $f (x) = \frac{2 x - 13}{(x + 1) (x - 2)}$ .

$F (x) =$ $5 \ln (| x + 1 |) - 3 \ln (| x - 2 |) + C$