Cálculo Exemplos

$\int 4 \arccos (x) d x$

Etapa 1

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

$4 \int \arccos (x) d x$

Etapa 2

Integre por partes usando a fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , em que $u = \arccos (x)$ e $d v = 1$ .

$4 (\arccos (x) x - \int x (- \frac{1}{\sqrt{1 - x^{2}}}) d x)$

Etapa 3

Combine $x$ e $\frac{1}{\sqrt{1 - x^{2}}}$ .

$4 (\arccos (x) x - \int - \frac{x}{\sqrt{1 - x^{2}}} d x)$

Etapa 4

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

$4 (\arccos (x) x - - \int \frac{x}{\sqrt{1 - x^{2}}} d x)$

Etapa 5

Simplifique.

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Etapa 5.1

Multiplique $- 1$ por $- 1$ .

$4 (\arccos (x) x + 1 \int \frac{x}{\sqrt{1 - x^{2}}} d x)$

Etapa 5.2

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

$4 (\arccos (x) x + \int \frac{x}{\sqrt{1 - x^{2}}} d x)$

Etapa 6

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

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Etapa 6.1

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

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Etapa 6.1.1

Diferencie $1 - x^{2}$ .

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

Etapa 6.1.2

Diferencie.

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Etapa 6.1.2.1

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

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

Etapa 6.1.2.2

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

$0 + \frac{d}{d x} [- x^{2}]$

Etapa 6.1.3

Avalie $\frac{d}{d x} [- x^{2}]$ .

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Etapa 6.1.3.1

Como $- 1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- x^{2}$ em relação a $x$ é $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$0 - \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Etapa 6.1.3.2

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

$0 - (2 x)$

Etapa 6.1.3.3

Multiplique $2$ por $- 1$ .

$0 - 2 x$

Etapa 6.1.4

Subtraia $2 x$ de $0$ .

$- 2 x$

Etapa 6.2

Reescreva o problema usando $u$ e $d u$ .

$4 (\arccos (x) x + \int \frac{1}{\sqrt{u}} \cdot \frac{1}{- 2} d u)$

Etapa 7

Simplifique.

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Etapa 7.1

Mova o número negativo para a frente da fração.

$4 (\arccos (x) x + \int \frac{1}{\sqrt{u}} (- \frac{1}{2}) d u)$

Etapa 7.2

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

$4 (\arccos (x) x + \int - \frac{1}{\sqrt{u} \cdot 2} d u)$

Etapa 7.3

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

$4 (\arccos (x) x + \int - \frac{1}{2 \sqrt{u}} d u)$

Etapa 8

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

$4 (\arccos (x) x - \int \frac{1}{2 \sqrt{u}} d u)$

Etapa 9

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

$4 (\arccos (x) x - (\frac{1}{2} \int \frac{1}{\sqrt{u}} d u))$

Etapa 10

Aplique regras básicas de expoentes.

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Etapa 10.1

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

$4 (\arccos (x) x - \frac{1}{2} \int \frac{1}{u^{\frac{1}{2}}} d u)$

Etapa 10.2

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

$4 (\arccos (x) x - \frac{1}{2} \int {(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1} d u)$

Etapa 10.3

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

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Etapa 10.3.1

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

$4 (\arccos (x) x - \frac{1}{2} \int u^{\frac{1}{2} \cdot - 1} d u)$

Etapa 10.3.2

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

$4 (\arccos (x) x - \frac{1}{2} \int u^{\frac{- 1}{2}} d u)$

Etapa 10.3.3

Mova o número negativo para a frente da fração.

$4 (\arccos (x) x - \frac{1}{2} \int u^{- \frac{1}{2}} d u)$

Etapa 11

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

$4 (\arccos (x) x - \frac{1}{2} (2 u^{\frac{1}{2}} + C))$

Etapa 12

Reescreva $4 (\arccos (x) x - \frac{1}{2} (2 u^{\frac{1}{2}} + C))$ como $4 (\arccos (x) x - u^{\frac{1}{2}}) + C$ .

$4 (\arccos (x) x - u^{\frac{1}{2}}) + C$

Etapa 13

Substitua todas as ocorrências de $u$ por $1 - x^{2}$ .

$4 (\arccos (x) x - {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}) + C$

Etapa 14

Simplifique.

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Etapa 14.1

Aplique a propriedade distributiva.

$4 (\arccos (x) x) + 4 (- {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}) + C$

Etapa 14.2

Multiplique $- 1$ por $4$ .

$4 \arccos (x) x - 4 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} + C$

Etapa 14.3

Reordene os fatores em $4 \arccos (x) x - 4 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

$4 x \arccos (x) - 4 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} + C$