Giải tích Ví dụ

$\int_{0}^{\frac{1}{4}} \frac{8 x}{\sqrt{1 - 4 x^{2}}} d x$

Bước 1

Giả sử $u = 1 - 4 x^{2}$ . Sau đó $d u = - 8 x d x$ , nên $\frac{1}{- 8 x} d u = d x$ . Viết lại bằng $u$ và $d$ $u$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

Hãy đặt $u = 1 - 4 x^{2}$ . Tìm $\frac{d u}{d x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1

Tính đạo hàm $1 - 4 x^{2}$ .

$\frac{d}{d x} [1 - 4 x^{2}]$

Bước 1.1.2

Tìm đạo hàm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.2.1

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $1 - 4 x^{2}$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{2}]$ .

$\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{2}]$

Bước 1.1.2.2

Vì $1$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $1$ đối với $x$ là $0$ .

$0 + \frac{d}{d x} [- 4 x^{2}]$

Bước 1.1.3

Tính $\frac{d}{d x} [- 4 x^{2}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.3.1

Vì $- 4$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- 4 x^{2}$ đối với $x$ là $- 4 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$0 - 4 \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Bước 1.1.3.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 2$ .

$0 - 4 (2 x)$

Bước 1.1.3.3

Nhân $2$ với $- 4$ .

$0 - 8 x$

Bước 1.1.4

Trừ $8 x$ khỏi $0$ .

$- 8 x$

Bước 1.2

Thay giới hạn dưới vào cho $x$ trong $u = 1 - 4 x^{2}$ .

$u_{lower} = 1 - 4 \cdot 0^{2}$

Bước 1.3

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.3.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.3.1.1

Nâng $0$ lên bất kỳ số mũ dương nào sẽ cho $0$ .

$u_{lower} = 1 - 4 \cdot 0$

Bước 1.3.1.2

Nhân $- 4$ với $0$ .

$u_{lower} = 1 + 0$

Bước 1.3.2

Cộng $1$ và $0$ .

$u_{lower} = 1$

Bước 1.4

Thay giới hạn trên vào cho $x$ trong $u = 1 - 4 x^{2}$ .

$u_{upper} = 1 - 4 {(\frac{1}{4})}^{2}$

Bước 1.5

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.5.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.5.1.1

Áp dụng quy tắc tích số cho $\frac{1}{4}$ .

$u_{upper} = 1 - 4 \frac{1^{2}}{4^{2}}$

Bước 1.5.1.2

Một mũ bất kỳ số nào là một.

$u_{upper} = 1 - 4 \frac{1}{4^{2}}$

Bước 1.5.1.3

Nâng $4$ lên lũy thừa $2$ .

$u_{upper} = 1 - 4 (\frac{1}{16})$

Bước 1.5.1.4

Triệt tiêu thừa số chung $4$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.5.1.4.1

Đưa $4$ ra ngoài $- 4$ .

$u_{upper} = 1 + 4 (- 1) \frac{1}{16}$

Bước 1.5.1.4.2

Đưa $4$ ra ngoài $16$ .

$u_{upper} = 1 + 4 \cdot - 1 \frac{1}{4 \cdot 4}$

Bước 1.5.1.4.3

Triệt tiêu thừa số chung.

$u_{upper} = 1 + 4 \cdot - 1 \frac{1}{4 \cdot 4}$

Bước 1.5.1.4.4

Viết lại biểu thức.

$u_{upper} = 1 - 1 (\frac{1}{4})$

Bước 1.5.1.5

Viết lại $- 1 (\frac{1}{4})$ ở dạng $- (\frac{1}{4})$ .

$u_{upper} = 1 - \frac{1}{4}$

Bước 1.5.2

Viết $1$ ở dạng một phân số với một mẫu số chung.

$u_{upper} = \frac{4}{4} - \frac{1}{4}$

Bước 1.5.3

Kết hợp các tử số trên mẫu số chung.

$u_{upper} = \frac{4 - 1}{4}$

Bước 1.5.4

Trừ $1$ khỏi $4$ .

$u_{upper} = \frac{3}{4}$

Bước 1.6

Các giá trị tìm được cho $u_{lower}$ và $u_{upper}$ sẽ được sử dụng để tính tích phân xác định.

$u_{lower} = 1$

$u_{upper} = \frac{3}{4}$

Bước 1.7

Viết lại bài tập bằng cách dùng $u$ , $d u$ , và các giới hạn mới của phép tích phân.

$\int_{1}^{\frac{3}{4}} \frac{- 1}{\sqrt{u}} d u$

Bước 2

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$\int_{1}^{\frac{3}{4}} - \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Bước 3

Vì $- 1$ không đổi đối với $u$ , hãy di chuyển $- 1$ ra khỏi tích phân.

$- \int_{1}^{\frac{3}{4}} \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

Bước 4

Áp dụng các quy tắc số mũ cơ bản.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1

Sử dụng $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ để viết lại $\sqrt{u}$ ở dạng $u^{\frac{1}{2}}$ .

$- \int_{1}^{\frac{3}{4}} \frac{1}{u^{\frac{1}{2}}} d u$

Bước 4.2

Di chuyển $u^{\frac{1}{2}}$ ra ngoài mẫu số bằng cách nâng nó lên lũy thừa $- 1$ .

$- \int_{1}^{\frac{3}{4}} {(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1} d u$

Bước 4.3

Nhân các số mũ trong ${(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.3.1

Áp dụng quy tắc lũy thừa và nhân các số mũ với nhau, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$- \int_{1}^{\frac{3}{4}} u^{\frac{1}{2} \cdot - 1} d u$

Bước 4.3.2

Kết hợp $\frac{1}{2}$ và $- 1$ .

$- \int_{1}^{\frac{3}{4}} u^{\frac{- 1}{2}} d u$

Bước 4.3.3

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$- \int_{1}^{\frac{3}{4}} u^{- \frac{1}{2}} d u$

Bước 5

Theo Quy tắc lũy thừa, tích phân của $u^{- \frac{1}{2}}$ đối với $u$ là $2 u^{\frac{1}{2}}$ .

$- (2 u^{\frac{1}{2}}]_{1}^{\frac{3}{4}})$

Bước 6

Rút gọn biểu thức.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.1

Tính $2 u^{\frac{1}{2}}$ tại $\frac{3}{4}$ và tại $1$ .

$- ((2 {(\frac{3}{4})}^{\frac{1}{2}}) - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}})$

Bước 6.2

Một mũ bất kỳ số nào là một.

$- (2 {(\frac{3}{4})}^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1)$

Bước 6.3

Nhân $- 2$ với $1$ .

$- (2 {(\frac{3}{4})}^{\frac{1}{2}} - 2)$

Bước 7

Kết quả có thể được hiển thị ở nhiều dạng.

Dạng chính xác:

$- (2 {(\frac{3}{4})}^{\frac{1}{2}} - 2)$

Dạng thập phân:

$0.26794919 \dots$