Cálculo Exemplos

$\int_{0}^{\sqrt{3}} \frac{4 x}{\sqrt{x^{2} + 1}} d x$

Etapa 1

Como $4$ é constante com relação a $x$ , mova $4$ para fora da integral.

$4 \int_{0}^{\sqrt{3}} \frac{x}{\sqrt{x^{2} + 1}} d x$

Etapa 2

Deixe $u = x^{2} + 1$ . Depois, $d u = 2 x d x$ , então, $\frac{1}{2} d u = x d x$ . Reescreva usando $u$ e $d$ $u$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 2.1

Deixe $u = x^{2} + 1$ . Encontre $\frac{d u}{d x}$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 2.1.1

Diferencie $x^{2} + 1$ .

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

Etapa 2.1.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x^{2} + 1$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

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

Etapa 2.1.3

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 2$ .

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

Etapa 2.1.4

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

$2 x + 0$

Etapa 2.1.5

Some $2 x$ e $0$ .

$2 x$

Etapa 2.2

Substitua o limite inferior por $x$ em $u = x^{2} + 1$ .

$u_{lower} = 0^{2} + 1$

Etapa 2.3

Simplifique.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 2.3.1

Elevar $0$ a qualquer potência positiva produz $0$ .

$u_{lower} = 0 + 1$

Etapa 2.3.2

Some $0$ e $1$ .

$u_{lower} = 1$

Etapa 2.4

Substitua o limite superior por $x$ em $u = x^{2} + 1$ .

$u_{upper} = {\sqrt{3}}^{2} + 1$

Etapa 2.5

Simplifique.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 2.5.1

Reescreva ${\sqrt{3}}^{2}$ como $3$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 2.5.1.1

Use $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ para reescrever $\sqrt{3}$ como $3^{\frac{1}{2}}$ .

$u_{upper} = {(3^{\frac{1}{2}})}^{2} + 1$

Etapa 2.5.1.2

Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$u_{upper} = 3^{\frac{1}{2} \cdot 2} + 1$

Etapa 2.5.1.3

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

$u_{upper} = 3^{\frac{2}{2}} + 1$

Etapa 2.5.1.4

Cancele o fator comum de $2$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 2.5.1.4.1

Cancele o fator comum.

$u_{upper} = 3^{\frac{2}{2}} + 1$

Etapa 2.5.1.4.2

Reescreva a expressão.

$u_{upper} = 3^{1} + 1$

Etapa 2.5.1.5

Avalie o expoente.

$u_{upper} = 3 + 1$

Etapa 2.5.2

Some $3$ e $1$ .

$u_{upper} = 4$

Etapa 2.6

Os valores encontrados para $u_{lower}$ e $u_{upper}$ serão usados para avaliar a integral definida.

$u_{lower} = 1$

$u_{upper} = 4$

Etapa 2.7

Reescreva o problema usando $u$ , $d u$ e os novos limites de integração.

$4 \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Etapa 3

Simplifique.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 3.1

Multiplique $\frac{1}{\sqrt{u}}$ por $\frac{1}{2}$ .

$4 \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u} \cdot 2} d u$

Etapa 3.2

Mova $2$ para a esquerda de $\sqrt{u}$ .

$4 \int_{1}^{4} \frac{1}{2 \sqrt{u}} d u$

Etapa 4

Como $\frac{1}{2}$ é constante com relação a $u$ , mova $\frac{1}{2}$ para fora da integral.

$4 (\frac{1}{2} \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u}} d u)$

Etapa 5

Simplifique a expressão.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 5.1

Simplifique.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 5.1.1

Combine $\frac{1}{2}$ e $4$ .

$\frac{4}{2} \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Etapa 5.1.2

Cancele o fator comum de $4$ e $2$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 5.1.2.1

Fatore $2$ de $4$ .

$\frac{2 \cdot 2}{2} \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Etapa 5.1.2.2

Cancele os fatores comuns.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 5.1.2.2.1

Fatore $2$ de $2$ .

$\frac{2 \cdot 2}{2 (1)} \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Etapa 5.1.2.2.2

Cancele o fator comum.

$\frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 1} \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Etapa 5.1.2.2.3

Reescreva a expressão.

$\frac{2}{1} \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Etapa 5.1.2.2.4

Divida $2$ por $1$ .

$2 \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Etapa 5.2

Aplique regras básicas de expoentes.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 5.2.1

Use $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ para reescrever $\sqrt{u}$ como $u^{\frac{1}{2}}$ .

$2 \int_{1}^{4} \frac{1}{u^{\frac{1}{2}}} d u$

Etapa 5.2.2

Mova $u^{\frac{1}{2}}$ para fora do denominador, elevando-o à $- 1$ potência.

$2 \int_{1}^{4} {(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1} d u$

Etapa 5.2.3

Multiplique os expoentes em ${(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1}$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 5.2.3.1

Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$2 \int_{1}^{4} u^{\frac{1}{2} \cdot - 1} d u$

Etapa 5.2.3.2

Combine $\frac{1}{2}$ e $- 1$ .

$2 \int_{1}^{4} u^{\frac{- 1}{2}} d u$

Etapa 5.2.3.3

Mova o número negativo para a frente da fração.

$2 \int_{1}^{4} u^{- \frac{1}{2}} d u$

Etapa 6

De acordo com a regra da multiplicação de potências, a integral de $u^{- \frac{1}{2}}$ com relação a $u$ é $2 u^{\frac{1}{2}}$ .

$2 (2 u^{\frac{1}{2}}]_{1}^{4})$

Etapa 7

Substitua e simplifique.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 7.1

Avalie $2 u^{\frac{1}{2}}$ em $4$ e em $1$ .

$2 ((2 \cdot 4^{\frac{1}{2}}) - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}})$

Etapa 7.2

Simplifique.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 7.2.1

Reescreva $4$ como $2^{2}$ .

$2 (2 \cdot {(2^{2})}^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}})$

Etapa 7.2.2

Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$2 (2 \cdot 2^{2 (\frac{1}{2})} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}})$

Etapa 7.2.3

Cancele o fator comum de $2$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 7.2.3.1

Cancele o fator comum.

$2 (2 \cdot 2^{2 (\frac{1}{2})} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}})$

Etapa 7.2.3.2

Reescreva a expressão.

$2 (2 \cdot 2^{1} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}})$

Etapa 7.2.4

Avalie o expoente.

$2 (2 \cdot 2 - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}})$

Etapa 7.2.5

Multiplique $2$ por $2$ .

$2 (4 - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}})$

Etapa 7.2.6

Um elevado a qualquer potência é um.

$2 (4 - 2 \cdot 1)$

Etapa 7.2.7

Multiplique $- 2$ por $1$ .

$2 (4 - 2)$

Etapa 7.2.8

Subtraia $2$ de $4$ .

$2 \cdot 2$

Etapa 7.2.9

Multiplique $2$ por $2$ .

$4$

Etapa 8