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Sobre las primitivas de $\frac1{a^2 + (2x)^2}$

Así que debía encontrar la integral $\int^{\frac{3}{2}}_0\frac{1}{9+4x^2}dx$

Me he dado cuenta de que el denominador es igual a $3^2+(2x)^2$ y pensé que podría usar la integral $\int\frac{1}{a^2+x^2}dx = \frac{1}{a}arctan(\frac{x}{a}) + C$ .

Por lo tanto, $[\frac{1}{3}arctan(\frac{2z}{3})]^{3/2}_0 = \frac{\pi}{12} - 0 = \frac{\pi}{12}$

La respuesta de los libros de texto era $\frac{\pi}{24}$ . También da una solución dividiendo el denominador y tomando $\frac{1}{4}$ fuera de la integral antes de integrar para que el denominador sea $\frac{9}{4} + x^2 = (\frac{3}{2})^2 + x^2$ .

Así que mi pregunta es por qué la integral de $\int\frac{1}{a^2+x^2}dx$ no funciona cuando en lugar de ${x^2}$ tienes ${(kx)^2}$ para alguna constante k?

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StackTD Puntos 628

La misma razón por la que $\sin (2x)$ no es una antiderivada (= función primitiva ) de $\cos (2x)$ aunque $\sin (x)$ es un antiderivado de $\cos (x)$ .

Para ver lo que ocurre, se puede utilizar el método de sustitución de integrales (dejemos $t = kx$ etc.).

O al revés: porque el regla de la cadena para los derivados produciría un factor extra $2$ (en el caso de $2x$ ) o en general $k$ (en el caso de $kx$ ).

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