Математический анализ Примеры

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

Этап 1

Пусть $u = r^{2} - x^{2}$ . Тогда $d u = 2 r d r$ , следовательно $\frac{1}{2} d u = r d r$ . Перепишем, используя $u$ и $d$ $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Пусть $u = r^{2} - x^{2}$ . Найдем $\frac{d u}{d r}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.1

Дифференцируем $r^{2} - x^{2}$ .

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

Этап 1.1.2

По правилу суммы производная $r^{2} - x^{2}$ по $r$ имеет вид $\frac{d}{d r} [r^{2}] + \frac{d}{d r} [- x^{2}]$ .

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

Этап 1.1.3

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d r} [r^{n}]$ имеет вид $n r^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

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

Этап 1.1.4

Поскольку $- x^{2}$ является константой относительно $r$ , производная $- x^{2}$ относительно $r$ равна $0$ .

$2 r + 0$

Этап 1.1.5

Добавим $2 r$ и $0$ .

$2 r$

Этап 1.2

Переформулируем задачу с помощью $u$ и $d u$ .

$\int \frac{1}{\sqrt{u}} \cdot \frac{1}{2} d u$

Этап 2

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Умножим $\frac{1}{\sqrt{u}}$ на $\frac{1}{2}$ .

$\int \frac{1}{\sqrt{u} \cdot 2} d u$

Этап 2.2

Перенесем $2$ влево от $\sqrt{u}$ .

$\int \frac{1}{2 \sqrt{u}} d u$

Этап 3

Поскольку $\frac{1}{2}$ — константа по отношению к $u$ , вынесем $\frac{1}{2}$ из-под знака интеграла.

$\frac{1}{2} \int \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Этап 4

Применим основные правила для показателей степени.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

С помощью $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ запишем $\sqrt{u}$ в виде $u^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{1}{2} \int \frac{1}{u^{\frac{1}{2}}} d u$

Этап 4.2

Вынесем $u^{\frac{1}{2}}$ из знаменателя, возведя в $- 1$ степень.

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

Этап 4.3

Перемножим экспоненты в ${(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.3.1

Применим правило степени и перемножим показатели, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

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

Этап 4.3.2

Объединим $\frac{1}{2}$ и $- 1$ .

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

Этап 4.3.3

Вынесем знак минуса перед дробью.

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

Этап 5

По правилу степени интеграл $u^{- \frac{1}{2}}$ по $u$ имеет вид $2 u^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{1}{2} (2 u^{\frac{1}{2}} + C)$

Этап 6

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Перепишем $\frac{1}{2} (2 u^{\frac{1}{2}} + C)$ в виде $\frac{1}{2} \cdot 2 u^{\frac{1}{2}} + C$ .

$\frac{1}{2} \cdot 2 u^{\frac{1}{2}} + C$

Этап 6.2

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1

Объединим $\frac{1}{2}$ и $2$ .

$\frac{2}{2} u^{\frac{1}{2}} + C$

Этап 6.2.2

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1

Сократим общий множитель.

$\frac{2}{2} u^{\frac{1}{2}} + C$

Этап 6.2.2.2

Перепишем это выражение.

$1 u^{\frac{1}{2}} + C$

Этап 6.2.3

Умножим $u^{\frac{1}{2}}$ на $1$ .

$u^{\frac{1}{2}} + C$

Этап 7

Заменим все вхождения $u$ на $r^{2} - x^{2}$ .

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