Cálculo Exemplos

$\int \frac{x^{3}}{100 + x^{2}} d x$

Etapa 1

Reordene $100$ e $x^{2}$ .

$\int \frac{x^{3}}{x^{2} + 100} d x$

Etapa 2

Divida $x^{3}$ por $x^{2} + 100$ .

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Etapa 2.1

Estabeleça os polinômios a serem divididos. Se não houver um termo para cada expoente, insira um com valor de $0$ .

$x^{2}$

$0 x$

$100$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

Etapa 2.2

Divida o termo de ordem mais alta no dividendo $x^{3}$ pelo termo de ordem mais alta no divisor $x^{2}$ .

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$100$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

Etapa 2.3

Multiplique o novo termo do quociente pelo divisor.

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$100$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

$x^{3}$

$0$

$100 x$

Etapa 2.4

A expressão precisa ser subtraída do dividendo. Portanto, altere todos os sinais em $x^{3} + 0 + 100 x$ .

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$100$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

$x^{3}$

$0$

$100 x$

Etapa 2.5

Depois de alterar os sinais, some o último dividendo do polinômio multiplicado para encontrar o novo dividendo.

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$100$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

$x^{3}$

$0$

$100 x$

Etapa 2.6

Tire o próximo termo do dividendo original e o coloque no dividendo atual.

$x$

$x^{2}$

$0 x$

$100$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$0 x$

$0$

$x^{3}$

$0$

$100 x$

$0$

Etapa 2.7

A resposta final é o quociente mais o resto sobre o divisor.

$\int x + \frac{- 100 x}{x^{2} + 100} d x$

Etapa 3

Divida a integral única em várias integrais.

$\int x d x + \int \frac{- 100 x}{x^{2} + 100} d x$

Etapa 4

Mova o número negativo para a frente da fração.

$\int x d x + \int - \frac{100 x}{x^{2} + 100} d x$

Etapa 5

De acordo com a regra da multiplicação de potências, a integral de $x$ com relação a $x$ é $\frac{1}{2} x^{2}$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C + \int - \frac{100 x}{x^{2} + 100} d x$

Etapa 6

Como $- 1$ é constante com relação a $x$ , mova $- 1$ para fora da integral.

$\frac{1}{2} x^{2} + C - \int \frac{100 x}{x^{2} + 100} d x$

Etapa 7

Como $100$ é constante com relação a $x$ , mova $100$ para fora da integral.

$\frac{1}{2} x^{2} + C - (100 \int \frac{x}{x^{2} + 100} d x)$

Etapa 8

Multiplique $100$ por $- 1$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C - 100 \int \frac{x}{x^{2} + 100} d x$

Etapa 9

Deixe $u = x^{2} + 100$ . Depois, $d u = 2 x d x$ , então, $\frac{1}{2} d u = x d x$ . Reescreva usando $u$ e $d$ $u$ .

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Etapa 9.1

Deixe $u = x^{2} + 100$ . Encontre $\frac{d u}{d x}$ .

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Etapa 9.1.1

Diferencie $x^{2} + 100$ .

$\frac{d}{d x} [x^{2} + 100]$

Etapa 9.1.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x^{2} + 100$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [100]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [100]$

Etapa 9.1.3

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 2$ .

$2 x + \frac{d}{d x} [100]$

Etapa 9.1.4

Como $100$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $100$ em relação a $x$ é $0$ .

$2 x + 0$

Etapa 9.1.5

Some $2 x$ e $0$ .

$2 x$

Etapa 9.2

Reescreva o problema usando $u$ e $d u$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C - 100 \int \frac{1}{u} \cdot \frac{1}{2} d u$

Etapa 10

Simplifique.

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Etapa 10.1

Multiplique $\frac{1}{u}$ por $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C - 100 \int \frac{1}{u \cdot 2} d u$

Etapa 10.2

Mova $2$ para a esquerda de $u$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C - 100 \int \frac{1}{2 u} d u$

Etapa 11

Como $\frac{1}{2}$ é constante com relação a $u$ , mova $\frac{1}{2}$ para fora da integral.

$\frac{1}{2} x^{2} + C - 100 (\frac{1}{2} \int \frac{1}{u} d u)$

Etapa 12

Simplifique.

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Etapa 12.1

Combine $\frac{1}{2}$ e $- 100$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C + \frac{- 100}{2} \int \frac{1}{u} d u$

Etapa 12.2

Cancele o fator comum de $- 100$ e $2$ .

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Etapa 12.2.1

Fatore $2$ de $- 100$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C + \frac{2 \cdot - 50}{2} \int \frac{1}{u} d u$

Etapa 12.2.2

Cancele os fatores comuns.

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Etapa 12.2.2.1

Fatore $2$ de $2$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C + \frac{2 \cdot - 50}{2 (1)} \int \frac{1}{u} d u$

Etapa 12.2.2.2

Cancele o fator comum.

$\frac{1}{2} x^{2} + C + \frac{2 \cdot - 50}{2 \cdot 1} \int \frac{1}{u} d u$

Etapa 12.2.2.3

Reescreva a expressão.

$\frac{1}{2} x^{2} + C + \frac{- 50}{1} \int \frac{1}{u} d u$

Etapa 12.2.2.4

Divida $- 50$ por $1$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C - 50 \int \frac{1}{u} d u$

Etapa 13

A integral de $\frac{1}{u}$ com relação a $u$ é $\ln (| u |)$ .

$\frac{1}{2} x^{2} + C - 50 (\ln (| u |) + C)$

Etapa 14

Simplifique.

$\frac{1}{2} x^{2} - 50 \ln (| u |) + C$

Etapa 15

Substitua todas as ocorrências de $u$ por $x^{2} + 100$ .

$\frac{1}{2} x^{2} - 50 \ln (| x^{2} + 100 |) + C$