Calcul infinitésimal Exemples

$\int x^{2} \sqrt[4]{4 x - 3} d x$

Étape 1

Intégrez par parties en utilisant la formule $\int u d v = u v - \int v d u$ , où $u = x^{2}$ et $d v = \sqrt[4]{4 x - 3}$ .

$x^{2} (\frac{1}{5} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}) - \int \frac{1}{5} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} (2 x) d x$

Étape 2

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Étape 2.1

Associez $\frac{1}{5}$ et ${(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}$ .

$x^{2} \frac{{(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \int \frac{1}{5} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} (2 x) d x$

Étape 2.2

Associez $x^{2}$ et $\frac{{(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \int \frac{1}{5} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} (2 x) d x$

Étape 3

Comme $\frac{1}{5} \cdot 2$ est constant par rapport à $x$ , placez $\frac{1}{5} \cdot 2$ en dehors de l’intégrale.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - (\frac{1}{5} \cdot 2 \int {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} (x) d x)$

Étape 4

Associez $\frac{1}{5}$ et $2$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} (x) d x$

Étape 5

Laissez $u = 4 x - 3$ . Alors $d u = 4 d x$ , donc $\frac{1}{4} d u = d x$ . Réécrivez avec $u$ et $d$ $u$ .

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Étape 5.1

Laissez $u = 4 x - 3$ . Déterminez $\frac{d u}{d x}$ .

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Étape 5.1.1

Différenciez $4 x - 3$ .

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

Étape 5.1.2

Selon la règle de la somme, la dérivée de $4 x - 3$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [4 x] + \frac{d}{d x} [- 3]$ .

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

Étape 5.1.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [4 x]$ .

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Étape 5.1.3.1

Comme $4$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $4 x$ par rapport à $x$ est $4 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Étape 5.1.3.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$4 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 3]$

Étape 5.1.3.3

Multipliez $4$ par $1$ .

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

Étape 5.1.4

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 5.1.4.1

Comme $- 3$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 3$ par rapport à $x$ est $0$ .

$4 + 0$

Étape 5.1.4.2

Additionnez $4$ et $0$ .

$4$

Étape 5.2

Réécrivez le problème en utilisant $u$ et $d u$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int u^{\frac{5}{4}} (\frac{u}{4} + \frac{3}{4}) \frac{1}{4} d u$

Étape 6

Associez $\frac{1}{4}$ et $u^{\frac{5}{4}}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} (\frac{u}{4} + \frac{3}{4}) d u$

Étape 7

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Étape 7.1

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} \cdot \frac{3}{4} d u$

Étape 7.2

Multipliez $\frac{u^{\frac{5}{4}}}{4}$ par $\frac{u}{4}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{5}{4}} u}{4 \cdot 4} + \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} \cdot \frac{3}{4} d u$

Étape 7.3

Élevez $u$ à la puissance $1$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{5}{4}} u^{1}}{4 \cdot 4} + \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} \cdot \frac{3}{4} d u$

Étape 7.4

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{5}{4} + 1}}{4 \cdot 4} + \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} \cdot \frac{3}{4} d u$

Étape 7.5

Écrivez $1$ comme une fraction avec un dénominateur commun.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{5}{4} + \frac{4}{4}}}{4 \cdot 4} + \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} \cdot \frac{3}{4} d u$

Étape 7.6

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{5 + 4}{4}}}{4 \cdot 4} + \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} \cdot \frac{3}{4} d u$

Étape 7.7

Additionnez $5$ et $4$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{9}{4}}}{4 \cdot 4} + \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} \cdot \frac{3}{4} d u$

Étape 7.8

Multipliez $4$ par $4$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{9}{4}}}{16} + \frac{u^{\frac{5}{4}}}{4} \cdot \frac{3}{4} d u$

Étape 7.9

Multipliez $\frac{u^{\frac{5}{4}}}{4}$ par $\frac{3}{4}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{9}{4}}}{16} + \frac{u^{\frac{5}{4}} \cdot 3}{4 \cdot 4} d u$

Étape 7.10

Multipliez $4$ par $4$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{9}{4}}}{16} + \frac{u^{\frac{5}{4}} \cdot 3}{16} d u$

Étape 8

Déplacez $3$ à gauche de $u^{\frac{5}{4}}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} \int \frac{u^{\frac{9}{4}}}{16} + \frac{3 u^{\frac{5}{4}}}{16} d u$

Étape 9

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} (\int \frac{u^{\frac{9}{4}}}{16} d u + \int \frac{3 u^{\frac{5}{4}}}{16} d u)$

Étape 10

Comme $\frac{1}{16}$ est constant par rapport à $u$ , placez $\frac{1}{16}$ en dehors de l’intégrale.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} (\frac{1}{16} \int u^{\frac{9}{4}} d u + \int \frac{3 u^{\frac{5}{4}}}{16} d u)$

Étape 11

Selon la règle de puissance, l’intégrale de $u^{\frac{9}{4}}$ par rapport à $u$ est $\frac{4}{13} u^{\frac{13}{4}}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} (\frac{1}{16} (\frac{4}{13} u^{\frac{13}{4}} + C) + \int \frac{3 u^{\frac{5}{4}}}{16} d u)$

Étape 12

Associez $\frac{4}{13}$ et $u^{\frac{13}{4}}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} (\frac{1}{16} (\frac{4 u^{\frac{13}{4}}}{13} + C) + \int \frac{3 u^{\frac{5}{4}}}{16} d u)$

Étape 13

Comme $\frac{3}{16}$ est constant par rapport à $u$ , placez $\frac{3}{16}$ en dehors de l’intégrale.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} (\frac{1}{16} (\frac{4 u^{\frac{13}{4}}}{13} + C) + \frac{3}{16} \int u^{\frac{5}{4}} d u)$

Étape 14

Selon la règle de puissance, l’intégrale de $u^{\frac{5}{4}}$ par rapport à $u$ est $\frac{4}{9} u^{\frac{9}{4}}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} (\frac{1}{16} (\frac{4 u^{\frac{13}{4}}}{13} + C) + \frac{3}{16} (\frac{4}{9} u^{\frac{9}{4}} + C))$

Étape 15

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Étape 15.1

Associez $\frac{4}{9}$ et $u^{\frac{9}{4}}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} (\frac{1}{16} (\frac{4 u^{\frac{13}{4}}}{13} + C) + \frac{3}{16} (\frac{4 u^{\frac{9}{4}}}{9} + C))$

Étape 15.2

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$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12}) + C$

Étape 15.3

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Étape 15.3.1

Pour écrire $- \frac{2}{5} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{5}{5}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} - \frac{2}{5} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12}) \cdot \frac{5}{5} + C$

Étape 15.3.2

Associez $- \frac{2}{5} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})$ et $\frac{5}{5}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}}}{5} + \frac{- \frac{2}{5} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12}) \cdot 5}{5} + C$

Étape 15.3.3

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} - \frac{2}{5} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12}) \cdot 5}{5} + C$

Étape 15.3.4

Multipliez $5$ par $- 1$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} - 5 (\frac{2}{5}) (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})}{5} + C$

Étape 15.3.5

Associez $- 5$ et $\frac{2}{5}$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} + \frac{- 5 \cdot 2}{5} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})}{5} + C$

Étape 15.3.6

Multipliez $- 5$ par $2$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} + \frac{- 10}{5} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})}{5} + C$

Étape 15.3.7

Annulez le facteur commun à $- 10$ et $5$ .

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Étape 15.3.7.1

Factorisez $5$ à partir de $- 10$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} + \frac{5 \cdot - 2}{5} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})}{5} + C$

Étape 15.3.7.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 15.3.7.2.1

Factorisez $5$ à partir de $5$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} + \frac{5 \cdot - 2}{5 (1)} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})}{5} + C$

Étape 15.3.7.2.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} + \frac{5 \cdot - 2}{5 \cdot 1} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})}{5} + C$

Étape 15.3.7.2.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} + \frac{- 2}{1} (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})}{5} + C$

Étape 15.3.7.2.4

Divisez $- 2$ par $1$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} - 2 (\frac{u^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{u^{\frac{9}{4}}}{12})}{5} + C$

Étape 16

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $4 x - 3$ .

$\frac{x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} - 2 (\frac{{(4 x - 3)}^{\frac{13}{4}}}{52} + \frac{{(4 x - 3)}^{\frac{9}{4}}}{12})}{5} + C$

Étape 17

Remettez les termes dans l’ordre.

$\frac{1}{5} (x^{2} {(4 x - 3)}^{\frac{5}{4}} - 2 (\frac{1}{52} {(4 x - 3)}^{\frac{13}{4}} + \frac{1}{12} {(4 x - 3)}^{\frac{9}{4}})) + C$