Giải tích Ví dụ

$\int \tan^{4} (x) d x$

Bước 1

Rút gọn bằng cách đặt thừa số chung.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

Đưa $2$ ra ngoài $4$ .

$\int {\tan (x)}^{2 (2)} d x$

Bước 1.2

Viết lại ${\tan (x)}^{2 (2)}$ dưới dạng số mũ.

$\int {(\tan^{2} (x))}^{2} d x$

Bước 2

Sử dụng đẳng thức Pytago, viết lại $\tan^{2} (x)$ ở dạng $- 1 + \sec^{2} (x)$ .

$\int {(- 1 + \sec^{2} (x))}^{2} d x$

Bước 3

Rút gọn.

$\int 1 - 2 \sec^{2} (x) + \sec^{4} (x) d x$

Bước 4

Chia tích phân đơn thành nhiều tích phân.

$\int d x + \int - 2 \sec^{2} (x) d x + \int \sec^{4} (x) d x$

Bước 5

Áp dụng quy tắc hằng số.

$x + C + \int - 2 \sec^{2} (x) d x + \int \sec^{4} (x) d x$

Bước 6

Vì $- 2$ không đổi đối với $x$ , hãy di chuyển $- 2$ ra khỏi tích phân.

$x + C - 2 \int \sec^{2} (x) d x + \int \sec^{4} (x) d x$

Bước 7

Vì đạo hàm của $\tan (x)$ là $\sec^{2} (x)$ , tích phân của $\sec^{2} (x)$ là $\tan (x)$ .

$x + C - 2 (\tan (x) + C) + \int \sec^{4} (x) d x$

Bước 8

Rút gọn biểu thức.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 8.1

Viết lại $4$ ở dạng $2$ cộng $2$

$x + C - 2 (\tan (x) + C) + \int {\sec (x)}^{2 + 2} d x$

Bước 8.2

Viết lại ${\sec (x)}^{2 + 2}$ ở dạng $\sec^{2} (x) \sec^{2} (x)$ .

$x + C - 2 (\tan (x) + C) + \int \sec^{2} (x) \sec^{2} (x) d x$

Bước 9

Sử dụng đẳng thức Pytago, viết lại $\sec^{2} (x)$ ở dạng $1 + \tan^{2} (x)$ .

$x + C - 2 (\tan (x) + C) + \int (1 + \tan^{2} (x)) \sec^{2} (x) d x$

Bước 10

Giả sử $u = \tan (x)$ . Sau đó $d u = \sec^{2} (x) d x$ , nên $\frac{1}{\sec^{2} (x)} d u = d x$ . Viết lại bằng $u$ và $d$ $u$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1

Hãy đặt $u = \tan (x)$ . Tìm $\frac{d u}{d x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1.1

Tính đạo hàm $\tan (x)$ .

$\frac{d}{d x} [\tan (x)]$

Bước 10.1.2

Đạo hàm của $\tan (x)$ đối với $x$ là $\sec^{2} (x)$ .

$\sec^{2} (x)$

Bước 10.2

Viết lại bài tập bằng cách dùng $u$ và $d u$ .

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

Bước 11

Chia tích phân đơn thành nhiều tích phân.

$x + C - 2 (\tan (x) + C) + \int d u + \int u^{2} d u$

Bước 12

Áp dụng quy tắc hằng số.

$x + C - 2 (\tan (x) + C) + u + C + \int u^{2} d u$

Bước 13

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

$x + C - 2 (\tan (x) + C) + u + C + \frac{1}{3} u^{3} + C$

Bước 14

Rút gọn.

$x - 2 \tan (x) + u + \frac{1}{3} u^{3} + C$

Bước 15

Thay thế tất cả các lần xuất hiện của $u$ với $\tan (x)$ .

$x - 2 \tan (x) + \tan (x) + \frac{1}{3} \tan^{3} (x) + C$

Bước 16

Cộng $- 2 \tan (x)$ và $\tan (x)$ .

$x - \tan (x) + \frac{1}{3} \tan^{3} (x) + C$