Математический анализ Примеры

$\frac{x}{\sqrt{2 x^{2} + 3}}$

Этап 1

Запишем $\frac{x}{\sqrt{2 x^{2} + 3}}$ в виде функции.

$f (x) = \frac{x}{\sqrt{2 x^{2} + 3}}$

Этап 2

Чтобы найти функцию $F (x)$ , найдем неопределенный интеграл производной $f (x)$ .

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

Этап 3

Составим интеграл, чтобы решить его.

$F (x) = \int \frac{x}{\sqrt{2 x^{2} + 3}} d x$

Этап 4

Пусть $u = 2 x^{2} + 3$ . Тогда $d u = 4 x d x$ , следовательно $\frac{1}{4} d u = x d x$ . Перепишем, используя $u$ и $d$ $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Пусть $u = 2 x^{2} + 3$ . Найдем $\frac{d u}{d x}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1.1

Дифференцируем $2 x^{2} + 3$ .

$\frac{d}{d x} [2 x^{2} + 3]$

Этап 4.1.2

По правилу суммы производная $2 x^{2} + 3$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [3]$ .

$\frac{d}{d x} [2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [3]$

Этап 4.1.3

Найдем значение $\frac{d}{d x} [2 x^{2}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1.3.1

Поскольку $2$ является константой относительно $x$ , производная $2 x^{2}$ по $x$ равна $2 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$2 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [3]$

Этап 4.1.3.2

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

$2 (2 x) + \frac{d}{d x} [3]$

Этап 4.1.3.3

Умножим $2$ на $2$ .

$4 x + \frac{d}{d x} [3]$

Этап 4.1.4

Продифференцируем, используя правило константы.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1.4.1

Поскольку $3$ является константой относительно $x$ , производная $3$ относительно $x$ равна $0$ .

$4 x + 0$

Этап 4.1.4.2

Добавим $4 x$ и $0$ .

$4 x$

Этап 4.2

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

$\int \frac{1}{\sqrt{u}} \cdot \frac{1}{4} d u$

Этап 5

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Умножим $\frac{1}{\sqrt{u}}$ на $\frac{1}{4}$ .

$\int \frac{1}{\sqrt{u} \cdot 4} d u$

Этап 5.2

Перенесем $4$ влево от $\sqrt{u}$ .

$\int \frac{1}{4 \sqrt{u}} d u$

Этап 6

Поскольку $\frac{1}{4}$ — константа по отношению к $u$ , вынесем $\frac{1}{4}$ из-под знака интеграла.

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Этап 7

Применим основные правила для показателей степени.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

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

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

Этап 7.2

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

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

Этап 7.3

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.3.1

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

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

Этап 7.3.2

Объединим $\frac{1}{2}$ и $- 1$ .

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

Этап 7.3.3

Вынесем знак минуса перед дробью.

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

Этап 8

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

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

Этап 9

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.1

Перепишем $\frac{1}{4} (2 u^{\frac{1}{2}} + C)$ в виде $\frac{1}{4} \cdot 2 u^{\frac{1}{2}} + C$ .

$\frac{1}{4} \cdot 2 u^{\frac{1}{2}} + C$

Этап 9.2

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.2.1

Объединим $\frac{1}{4}$ и $2$ .

$\frac{2}{4} u^{\frac{1}{2}} + C$

Этап 9.2.2

Сократим общий множитель $2$ и $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.2.2.1

Вынесем множитель $2$ из $2$ .

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

Этап 9.2.2.2

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.2.2.2.1

Вынесем множитель $2$ из $4$ .

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

Этап 9.2.2.2.2

Сократим общий множитель.

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

Этап 9.2.2.2.3

Перепишем это выражение.

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

Этап 10

Заменим все вхождения $u$ на $2 x^{2} + 3$ .

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

Этап 11

Ответ ― первообразная функции $f (x) = \frac{x}{\sqrt{2 x^{2} + 3}}$ .

$F (x) =$ $\frac{1}{2} {(2 x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}} + C$