Ano ang integral ng int tan ^ 4x dx?

Ano ang integral ng int tan ^ 4x dx?
Anonim

Sagot:

# (tan ^ 3x) / 3-tanx + x + C #

Paliwanag:

Ang paglutas ng mga antiderivatives ng trig ay kadalasang nagsasangkot ng pagsira ng mahalagang bahagi upang ilapat ang Pythagorean Identities, at ang mga ito ay gumagamit ng isang # u #-pagtapos. Iyan ay eksakto kung ano ang gagawin natin dito.

Magsimula sa pamamagitan ng muling pagsusulat # inttan ^ 4xdx # bilang # inttan ^ 2xtan ^ 2xdx #. Ngayon maaari naming ilapat ang Pythagorean Identity # tan ^ 2x + 1 = seg ^ 2x #, o # tan ^ 2x = sec ^ 2x-1 #:

# inttan ^ 2xtan ^ 2xdx = int (sec ^ 2x-1) tan ^ 2xdx #

Ipamahagi ang # tan ^ 2x #:

#color (white) (XX) = intsec ^ 2xtan ^ 2x-tan ^ 2xdx #

Ang paglalapat ng panuntunan sa kabuuan:

#color (puti) (XX) = intsec ^ 2xtan ^ 2xdx-inttan ^ 2xdx #

Susuriin namin ang mga integral na ito nang isa-isa.

Unang Integral

Ang isa ay lutasin gamit ang isang # u #-pagkatapos:

Hayaan # u = tanx #

# (du) / dx = sec ^ 2x #

# du = sec ^ 2xdx #

Ang paglalapat ng pagpapalit, #color (white) (XX) intsec ^ 2xtan ^ 2xdx = intu ^ 2du #

#color (white) (XX) = u ^ 3/3 + C #

Dahil # u = tanx #, # intsec ^ 2xtan ^ 2xdx = (tan ^ 3x) / 3 + C #

Ikalawang Integral

Dahil hindi talaga namin alam kung ano # inttan ^ 2xdx # ay sa pamamagitan lamang ng pagtingin sa ito, subukan ang paglalapat ng # tan ^ 2 = sec ^ 2x-1 # muling pagkakakilanlan:

# inttan ^ 2xdx = int (sec ^ 2x-1) dx #

Gamit ang sum na panuntunan, ang integral ay bumababa sa:

# intsec ^ 2xdx-int1dx #

Ang una sa mga ito, # intsec ^ 2xdx #, ay makatarungan # tanx + C #. Ang ikalawang isa, ang tinatawag na "perpektong integral", ay simple # x + C #. Ang pagsasama-sama ng lahat, maaari nating sabihin:

# inttan ^ 2xdx = tanx + C-x + C #

At dahil # C + C # ay isa lamang na di-makatwirang pare-pareho, maaari naming pagsamahin ito sa isang pangkalahatang pare-pareho # C #:

# inttan ^ 2xdx = tanx-x + C #

Pinagsasama ang dalawang mga resulta, mayroon kaming:

# inttan ^ 4xdx = intsec ^ 2xtan ^ 2xdx-inttan ^ 2xdx = ((tan ^ 3x) / 3 + C) - (tanx-x + C) = (tan ^ 3x) / 3-tanx + x + C #

Muli, dahil # C + C # ay isang pare-pareho, maaari naming sumali sa kanila sa isa # C #.