Come integrare le funzioni di radice quadrata

L'integrazione di funzioni è una delle applicazioni principali del calcolo. A volte, questo è semplice, come in:

F(x) = \int( x^3 + 8) dx

In un esempio relativamente complicato di questo tipo, puoi utilizzare una versione della formula di base per l'integrazione di integrali indefiniti:

\int (x^n + A) dx = \frac{x^{(n + 1)}}{n + 1} + Ax + C

doveUNeCsono costanti.

Quindi per questo esempio,

\int x^3 + 8 = \frac{x^4}{4} + 8x + C

Integrazione delle funzioni base della radice quadrata

In superficie, l'integrazione di una funzione radice quadrata è scomoda. Ad esempio, potresti essere ostacolato da:

F(x) = \int \sqrt{(x^3) + 2x - 7}dx

Ma puoi esprimere una radice quadrata come esponente, 1/2:

\sqrt{x^3} = x^{3(1/2)} = x^{(3/2)}

L'integrale diventa quindi:

\int (x^{3/2} + 2x - 7)dx

a cui puoi applicare la solita formula dall'alto:

\begin{allineato} \int (x^{3/2} + 2x - 7)dx &= \frac{x^{(5/2)}}{5/2} + 2\bigg(\frac{x ^2}{2}\bigg) - 7x \\ &= \frac{2}{5}x^{(5/2)} + x^2 - 7x \end{allineato}

Integrazione di funzioni di radice quadrata più complesse

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A volte, potresti avere più di un termine sotto il segno radicale, come in questo esempio:

F(x) = \int \frac{x + 1}{\sqrt{x - 3}}dx

Puoi usaretu-sostituzione per procedere. Ecco, a postotuuguale alla quantità al denominatore:

u = \sqrt{x - 3}

Risolvi questo perXelevando al quadrato entrambi i lati e sottraendo:

u^2 = x - 3 \\ x = u^2 + 3

Questo ti permette di ottenere dx in termini dituprendendo la derivata diX​:

dx = (2u) du

Sostituendo di nuovo nell'integrale originale dà

\begin{allineato} F(x) &= \int \frac{u^2 + 3 + 1}{u}(2u) du \\ &= \int \frac{2u^3 + 6u + 2u}{u }du \\ &= \int (2u^2 + 8)du \end{allineato}

Ora puoi integrarlo usando la formula di base ed esprimendotuin termini diX​:

\begin{allineato} \int (2u^2 + 8)du &= \frac{2}{3}u^3 + 8u + C \\ &= \frac{2}{3} (\sqrt{x - 3})^3 + 8( \sqrt{x - 3}) + C \\ &= \frac{2}{3} (x - 3)^{(3/2)} + 8(x - 3) ^{(1/2)} + C \end{allineato}

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