Математический анализ Примеры

$\int \sqrt{t} (t^{4} + t - 4) d t$

Этап 1

Проинтегрируем по частям, используя формулу $\int u d v = u v - \int v d u$ , где $u = t^{4} + t - 4$ и $d v = \sqrt{t}$ .

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

Этап 2

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Объединим $\frac{2}{3}$ и $t^{\frac{3}{2}}$ .

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

Этап 2.2

Объединим $\frac{2}{3}$ и $t^{\frac{3}{2}}$ .

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

Этап 3

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Применим свойство дистрибутивности.

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

Этап 3.2

Изменим порядок $\frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3}$ и $4$ .

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

Этап 3.3

Изменим порядок $\frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3}$ и $1$ .

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

Этап 3.4

Объединим $4$ и $\frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3}$ .

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

Этап 3.5

Умножим $4$ на $2$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - \int \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} t^{3} + 1 \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t$

Этап 3.6

Объединим $\frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3}$ и $t^{3}$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - \int \frac{8 t^{\frac{3}{2}} t^{3}}{3} + 1 \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t$

Этап 3.7

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - \int \frac{8 t^{\frac{3}{2} + 3}}{3} + 1 \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t$

Этап 3.8

Чтобы записать $3$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{2}{2}$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - \int \frac{8 t^{\frac{3}{2} + 3 \cdot \frac{2}{2}}}{3} + 1 \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t$

Этап 3.9

Объединим $3$ и $\frac{2}{2}$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - \int \frac{8 t^{\frac{3}{2} + \frac{3 \cdot 2}{2}}}{3} + 1 \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t$

Этап 3.10

Объединим числители над общим знаменателем.

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - \int \frac{8 t^{\frac{3 + 3 \cdot 2}{2}}}{3} + 1 \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t$

Этап 3.11

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.11.1

Умножим $3$ на $2$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - \int \frac{8 t^{\frac{3 + 6}{2}}}{3} + 1 \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t$

Этап 3.11.2

Добавим $3$ и $6$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - \int \frac{8 t^{\frac{9}{2}}}{3} + 1 \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t$

Этап 3.12

Умножим $\frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3}$ на $1$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - \int \frac{8 t^{\frac{9}{2}}}{3} + \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t$

Этап 4

Разделим данный интеграл на несколько интегралов.

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\int \frac{8 t^{\frac{9}{2}}}{3} d t + \int \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t)$

Этап 5

Поскольку $\frac{8}{3}$ — константа по отношению к $t$ , вынесем $\frac{8}{3}$ из-под знака интеграла.

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8}{3} \int t^{\frac{9}{2}} d t + \int \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t)$

Этап 6

По правилу степени интеграл $t^{\frac{9}{2}}$ по $t$ имеет вид $\frac{2}{11} t^{\frac{11}{2}}$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8}{3} (\frac{2}{11} t^{\frac{11}{2}} + C) + \int \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t)$

Этап 7

Объединим $\frac{2}{11}$ и $t^{\frac{11}{2}}$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8}{3} (\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{11} + C) + \int \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} d t)$

Этап 8

Поскольку $\frac{2}{3}$ — константа по отношению к $t$ , вынесем $\frac{2}{3}$ из-под знака интеграла.

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8}{3} (\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{11} + C) + \frac{2}{3} \int t^{\frac{3}{2}} d t)$

Этап 9

По правилу степени интеграл $t^{\frac{3}{2}}$ по $t$ имеет вид $\frac{2}{5} t^{\frac{5}{2}}$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8}{3} (\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{11} + C) + \frac{2}{3} (\frac{2}{5} t^{\frac{5}{2}} + C))$

Этап 10

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.1

Объединим $\frac{2}{5}$ и $t^{\frac{5}{2}}$ .

$(t^{4} + t - 4) \frac{2 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8}{3} (\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{11} + C) + \frac{2}{3} (\frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{5} + C))$

Этап 10.2

Упростим.

$\frac{t^{\frac{11}{2}} \cdot 2}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} + \frac{- 8 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8}{3} \cdot \frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{11} + \frac{2}{3} \cdot \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{5}) + C$

Этап 10.3

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.3.1

Перенесем $2$ влево от $t^{\frac{11}{2}}$ .

$\frac{2 \cdot t^{\frac{11}{2}}}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} + \frac{- 8 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8}{3} \cdot \frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{11} + \frac{2}{3} \cdot \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{5}) + C$

Этап 10.3.2

Вынесем знак минуса перед дробью.

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8}{3} \cdot \frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{11} + \frac{2}{3} \cdot \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{5}) + C$

Этап 10.3.3

Умножим $\frac{8}{3}$ на $\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{11}$ .

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{8 (2 t^{\frac{11}{2}})}{3 \cdot 11} + \frac{2}{3} \cdot \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{5}) + C$

Этап 10.3.4

Умножим $2$ на $8$ .

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{3 \cdot 11} + \frac{2}{3} \cdot \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{5}) + C$

Этап 10.3.5

Умножим $3$ на $11$ .

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{2}{3} \cdot \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{5}) + C$

Этап 10.3.6

Умножим $\frac{2}{3}$ на $\frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{5}$ .

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{2 (2 t^{\frac{5}{2}})}{3 \cdot 5}) + C$

Этап 10.3.7

Умножим $2$ на $2$ .

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{4 t^{\frac{5}{2}}}{3 \cdot 5}) + C$

Этап 10.3.8

Умножим $3$ на $5$ .

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} - (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{4 t^{\frac{5}{2}}}{15}) + C$

Этап 10.3.9

Чтобы записать $- (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{4 t^{\frac{5}{2}}}{15})$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{3}{3}$ .

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{3} - (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{4 t^{\frac{5}{2}}}{15}) \cdot \frac{3}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} + C$

Этап 10.3.10

Объединим $- (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{4 t^{\frac{5}{2}}}{15})$ и $\frac{3}{3}$ .

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}}}{3} + \frac{- (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{4 t^{\frac{5}{2}}}{15}) \cdot 3}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} + C$

Этап 10.3.11

Объединим числители над общим знаменателем.

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}} - (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{4 t^{\frac{5}{2}}}{15}) \cdot 3}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} + C$

Этап 10.3.12

Умножим $3$ на $- 1$ .

$\frac{2 t^{\frac{11}{2}} - 3 (\frac{16 t^{\frac{11}{2}}}{33} + \frac{4 t^{\frac{5}{2}}}{15})}{3} + \frac{2 t^{\frac{5}{2}}}{3} - \frac{8 t^{\frac{3}{2}}}{3} + C$

Этап 11

Изменим порядок членов.

$\frac{1}{3} (2 t^{\frac{11}{2}} - 3 (\frac{16}{33} t^{\frac{11}{2}} + \frac{4}{15} t^{\frac{5}{2}})) + \frac{2}{3} t^{\frac{5}{2}} - \frac{8}{3} t^{\frac{3}{2}} + C$