Giải tích Ví dụ

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

Bước 1

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1

Tính đạo hàm $4 - x^{2}$ .

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

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 $4 - x^{2}$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [4] + \frac{d}{d x} [- x^{2}]$ .

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

Bước 1.1.2.2

Vì $4$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $4$ đối với $x$ là $0$ .

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

Bước 1.1.3

Tính $\frac{d}{d x} [- x^{2}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.3.1

Vì $- 1$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- x^{2}$ đối với $x$ là $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

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

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 $n = 2$ .

$0 - (2 x)$

Bước 1.1.3.3

Nhân $2$ với $- 1$ .

$0 - 2 x$

Bước 1.1.4

Trừ $2 x$ khỏi $0$ .

$- 2 x$

Bước 1.2

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

$u_{lower} = 4 - 0^{2}$

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 $0$ .

$u_{lower} = 4 - 0$

Bước 1.3.1.2

Nhân $- 1$ với $0$ .

$u_{lower} = 4 + 0$

Bước 1.3.2

Cộng $4$ và $0$ .

$u_{lower} = 4$

Bước 1.4

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

$u_{upper} = 4 - 2^{2}$

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

Nâng $2$ lên lũy thừa $2$ .

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

Bước 1.5.1.2

Nhân $- 1$ với $4$ .

$u_{upper} = 4 - 4$

Bước 1.5.2

Trừ $4$ khỏi $4$ .

$u_{upper} = 0$

Bước 1.6

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

$u_{lower} = 4$

$u_{upper} = 0$

Bước 1.7

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

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

Bước 2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$\int_{4}^{0} \sqrt{u} (- \frac{1}{2}) d u$

Bước 2.2

Kết hợp $\sqrt{u}$ và $\frac{1}{2}$ .

$\int_{4}^{0} - \frac{\sqrt{u}}{2} d u$

Bước 3

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

$- \int_{4}^{0} \frac{\sqrt{u}}{2} d u$

Bước 4

Vì $\frac{1}{2}$ không đổi đối với $u$ , hãy di chuyển $\frac{1}{2}$ ra khỏi tích phân.

$- (\frac{1}{2} \int_{4}^{0} \sqrt{u} d u)$

Bước 5

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

$- \frac{1}{2} \int_{4}^{0} u^{\frac{1}{2}} d u$

Bước 6

Theo Quy tắc lũy thừa, tích phân của $u^{\frac{1}{2}}$ đối với $u$ là $\frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}}$ .

$- \frac{1}{2} \frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}}]_{4}^{0}$

Bước 7

Rút gọn biểu thức.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1

Tính $\frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}}$ tại $0$ và tại $4$ .

$- \frac{1}{2} ((\frac{2}{3} \cdot 0^{\frac{3}{2}}) - \frac{2}{3} \cdot 4^{\frac{3}{2}})$

Bước 7.2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.2.1

Viết lại $0$ ở dạng $0^{2}$ .

$- \frac{1}{2} (\frac{2}{3} \cdot {(0^{2})}^{\frac{3}{2}} - \frac{2}{3} \cdot 4^{\frac{3}{2}})$

Bước 7.2.2

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

$- \frac{1}{2} (\frac{2}{3} \cdot 0^{2 (\frac{3}{2})} - \frac{2}{3} \cdot 4^{\frac{3}{2}})$

Bước 7.2.3

Triệt tiêu thừa số chung $2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.2.3.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$- \frac{1}{2} (\frac{2}{3} \cdot 0^{2 (\frac{3}{2})} - \frac{2}{3} \cdot 4^{\frac{3}{2}})$

Bước 7.2.3.2

Viết lại biểu thức.

$- \frac{1}{2} (\frac{2}{3} \cdot 0^{3} - \frac{2}{3} \cdot 4^{\frac{3}{2}})$

Bước 7.2.4

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

$- \frac{1}{2} (\frac{2}{3} \cdot 0 - \frac{2}{3} \cdot 4^{\frac{3}{2}})$

Bước 7.3

Nhân $\frac{2}{3}$ với $0$ .

$- \frac{1}{2} (0 - \frac{2}{3} \cdot 4^{\frac{3}{2}})$

Bước 7.4

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.4.1

Viết lại $4$ ở dạng $2^{2}$ .

$- \frac{1}{2} (0 - \frac{2}{3} \cdot {(2^{2})}^{\frac{3}{2}})$

Bước 7.4.2

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

$- \frac{1}{2} (0 - \frac{2}{3} \cdot 2^{2 (\frac{3}{2})})$

Bước 7.4.3

Triệt tiêu thừa số chung $2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.4.3.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$- \frac{1}{2} (0 - \frac{2}{3} \cdot 2^{2 (\frac{3}{2})})$

Bước 7.4.3.2

Viết lại biểu thức.

$- \frac{1}{2} (0 - \frac{2}{3} \cdot 2^{3})$

Bước 7.4.4

Nâng $2$ lên lũy thừa $3$ .

$- \frac{1}{2} (0 - \frac{2}{3} \cdot 8)$

Bước 7.5

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.5.1

Nhân $8$ với $- 1$ .

$- \frac{1}{2} (0 - 8 (\frac{2}{3}))$

Bước 7.5.2

Kết hợp $- 8$ và $\frac{2}{3}$ .

$- \frac{1}{2} (0 + \frac{- 8 \cdot 2}{3})$

Bước 7.5.3

Nhân $- 8$ với $2$ .

$- \frac{1}{2} (0 + \frac{- 16}{3})$

Bước 7.5.4

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$- \frac{1}{2} (0 - \frac{16}{3})$

Bước 7.6

Trừ $\frac{16}{3}$ khỏi $0$ .

$- \frac{1}{2} (- \frac{16}{3})$

Bước 7.7

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.7.1

Nhân $- 1$ với $- 1$ .

$1 (\frac{1}{2}) \frac{16}{3}$

Bước 7.7.2

Nhân $\frac{1}{2}$ với $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{16}{3}$

Bước 7.7.3

Nhân $\frac{1}{2}$ với $\frac{16}{3}$ .

$\frac{16}{2 \cdot 3}$

Bước 7.7.4

Nhân $2$ với $3$ .

$\frac{16}{6}$

Bước 7.7.5

Triệt tiêu thừa số chung của $16$ và $6$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.7.5.1

Đưa $2$ ra ngoài $16$ .

$\frac{2 (8)}{6}$

Bước 7.7.5.2

Triệt tiêu các thừa số chung.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.7.5.2.1

Đưa $2$ ra ngoài $6$ .

$\frac{2 \cdot 8}{2 \cdot 3}$

Bước 7.7.5.2.2

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{2 \cdot 8}{2 \cdot 3}$

Bước 7.7.5.2.3

Viết lại biểu thức.

$\frac{8}{3}$

Bước 8

Kết quả có thể được hiển thị ở nhiều dạng.

Dạng chính xác:

$\frac{8}{3}$

Dạng thập phân:

$2.\overline{6}$

Dạng hỗn số:

$2 \frac{2}{3}$