Como integrar funções de raiz quadrada

A integração de funções é uma das principais aplicações do cálculo. Às vezes, isso é simples, como em:

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

Em um exemplo comparativamente complicado desse tipo, você pode usar uma versão da fórmula básica para integrar integrais indefinidos:

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

OndeUMAeCsão constantes.

Assim, para este exemplo,

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

Integração de funções básicas de raiz quadrada

Superficialmente, integrar uma função de raiz quadrada é estranho. Por exemplo, você pode ser bloqueado por:

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

Mas você pode expressar uma raiz quadrada como um expoente, 1/2:

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

A integral, portanto, torna-se:

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

ao qual você pode aplicar a fórmula usual acima:

\ begin {alinhado} \ 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 {alinhado}

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Integração de funções de raiz quadrada mais complexas

Às vezes, você pode ter mais de um termo sob o sinal radical, como neste exemplo:

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

Você pode usarvocê-substituição para prosseguir. Aqui, você definevocêigual à quantidade no denominador:

u = \ sqrt {x - 3}

Resolva isso paraxquadrando ambos os lados e subtraindo:

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

Isso permite que você obtenha dx em termos devocêtomando a derivada dex​:

dx = (2u) du

Substituir de volta na integral original dá

\ begin {alinhado} 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 {alinhado}

Agora você pode integrar isso usando a fórmula básica e expressandovocêem termos dex​:

\ begin {alinhado} \ 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 {alinhado}

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