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Cómo evaluar $\int \frac { \sin x+\cos x }{ \sin^4 x+\cos^4x}\, dx$ ?

¿Cómo se puede encontrar $$\int \frac { \sin x+\cos x }{ \sin^4 x+\cos^4x}\, dx?$$

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¿Cuál es el origen de este problema y cuál es su motivación? (Se puede obtener fácilmente el resultado escribiéndolo como suma de dos integrales y aplicando sustituciones $u=\sin x$ o $u=\cos x$ según proceda, pero es casi seguro que no es el enfoque más elegante)

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Farkhod Gaziev Puntos 6

SUGERENCIA:

$\sin^4x+\cos^4x=(\sin^2x+\cos^2x)^2-2\sin^2x\cos^2x=1-\dfrac{\sin^22x}2$

Establecer $\dfrac{d(\cos x+\sin x)}{dx}=-\sin x+\cos x=u\implies u^2=1-\sin2x$

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Jukka Dahlbom Puntos 1219

Divida la integral como $$ \int\frac {\cos x}{\sin^4 x + (1 - \sin^2 x)^2} dx + \int \frac{\sin x}{(1 - \cos^2 x)^2 + \cos^4 x} dx $$ Calcula las integrales con las sustituciones $u = \sin x$ y $u = \cos x$ respectivamente.

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mwomath Puntos 504

Sea \begin{align} I &= \int {\frac{{\sin x + \cos x}}{{\sin ^4 x + \cos ^4 x}}dx} \\ &= \int {\frac{{\sin x}}{{\sin ^4 x + \cos ^4 x}}dx} + \int {\frac{{\cos x}}{{\sin ^4 x + \cos ^4 x}}dx} \\ &= \int {\frac{{\sin x}}{{\sin ^4 x + \cos ^4 x}}dx} + \int {\frac{{\sin \left( {{\textstyle{\pi \over 2}} - x} \right)}}{{\sin ^4 x + \sin ^4 \left( {{\textstyle{\pi \over 2}} - x} \right)}}dx} ,\,\,\,\,\,\, (\text{since}\,\, {\sin \left( {{\textstyle{\pi \over 2}} - x} \right)}=\cos x) \end{align} Sustituyendo $u=\frac{\pi}{2}-x$ en la segunda integral obtenemos \begin{align} I&= \int {\frac{{\sin x}}{{\sin ^4 x + \cos ^4 x}}dx} - \int {\frac{{\sin u}}{{\sin ^4 \left( {{\textstyle{\pi \over 2}} + u} \right) + \sin ^4 u}}du} \\ &= \int {\frac{{\sin x}}{{\sin ^4 x + \cos ^4 x}}dx} - \int {\frac{{\sin u}}{{\cos ^4 u + \sin ^4 u}}du} ,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, (\text{since}\,\, {\sin \left( {{\textstyle{\pi \over 2}} + u} \right)}=\cos u) \\ &=0 \end{align}

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Si lo he entendido bien, esto no prueba que la integral sea cero. Sea $G(x)$ sea una función primitiva para $(\sin x+\cos x)/(\sin^4x+\cos^4x)$ y $F(x)$ sea una función primitiva para $\sin x/(\sin^4x+\cos^4x)$ . Parece que ha demostrado $G(x)=F(x)-F(\pi/2-x)$ o algo similar.

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