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¿Cómo puedo solucionar esto?

He tratado de sustitución, pero no funciona para mí. $$ \int_0^\pi \frac{dx}{\sqrt{(n^2+1)}+\sin(x)+n\cos(x)} = \int_0^\pi \frac{n dx}{\sqrt{(n^2+1)}+n\sin(x)+\cos(x)} = 2 $$

Forma general de este integral es de $$ \int_0^\pi \frac{dx}{\sqrt{(n^2+m^2)}+m\sin(x)+n\cos(x)} = \frac {2} {m} $$

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Ákos Somogyi Puntos 955

Primero de todo: $$ (\sqrt{n^2+1}+\sin x+n\cos x)(\sqrt{n^2+1}-\sin x-n\cos x)=$$ $$ =n^2+1-n^2\cos^2x-2n\cos x\sin x-\sin^2 x= $$ $$ =\cos^2x-2n\cos x\sin x+n^2\sin^2 x=(n\sin x-\cos x)^2 $$ Así: $$ \int\frac{\mathrm{d}x}{\sqrt{n^2+1}+\sin x+n\cos x}=\int\frac{(\sqrt{n^2+1}-\sin x-n\cos x)\mathrm{d}x}{(n\sin x-\cos x)^2} $$ Ahora usa la fórmula: $$ \theta=\arctan\frac{b}{a}\qquad\cos x+b\sen x=\sqrt{a^2+b^2}{\cos(x+\theta)} $$ Para terminar esto.

Resultado: $$ \int\frac{\mathrm{d}x}{\sqrt{n^2+1}+\sin x+n\cos x}=\frac{1-\sqrt{n^2+1} \sin (x)}{n \sin (x)-\cos (x)}$$ $$\int\frac{n\mathrm{d}x}{\sqrt{n^2+1}+n\sin x+\cos x}=\frac{\sqrt{n^2+1} \sin (x)-n}{n \cos (x)-\sin (x)}$$

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user5713492 Puntos 61

Esto parece tan fácil en forma polar. Que $1=r\cos\phi$, $n=r\sin\phi$, entonces el $r=\sqrt{1+n^2}$, $\phi=\tan^{-1}n$ % y dejar que #% $$-$x+\phi=y+\frac{\pi}2$-# - {alinee el} $$ la segunda integral, después se convierte el $y=x-\phi$de sustitución % $$ \begin{align}\int_0^{\pi}\frac{dx}{\sqrt{1+n^2}+\sin x+n\cos x}&=\int_0^{\pi}\frac{dx}{\sqrt{1+n^2}(1+\sin(x+\phi))}\\ &=\int_{-\frac{\pi}2+\phi}^{\frac{\pi}2+\phi}\frac{dy}{\sqrt{1+n^2}(1+\cos y)}\\ &=\left.\frac{\sin y}{\sqrt{1+n^2}(1+\cos y)}\right|_{-\frac{\pi}2+\phi}^{\frac{\pi}2+\phi}\\ &=\frac1{\sqrt{1+n^2}}\left(\frac{\cos\phi}{1-\sin\phi}+\frac{\cos\phi}{1+\sin\phi}\right)\\ &=\frac1{\sqrt{1+n^2}}\left(\frac1{\sqrt{1+n^2}-n}+\frac1{\sqrt{1+n^2}+n}\right)\\ &=2\end{Alinee el} $$

1voto

schooner Puntos 1602

Deje $$ I_1 = \int_0^\pi \frac{dx}{\sqrt{n^2+1}+\sin(x)+n\cos(x)}, I_2 = \int_0^\pi \frac{n dx}{\sqrt{n^2+1}+n\sin(x)+\cos(x)}. $$ % Que $u=\tan\frac{x}{2}$. Entonces $x=2\arctan u$, $\sin x=\frac{2u}{1+u^2},\cos x=\frac{1-u^2}{1+u^2}$. Por lo tanto

\begin{eqnarray} I_1&=&\int_0^\infty \frac{1}{\sqrt{n^2+1}+\frac{2u}{1+u^2}+n\frac{1-u^2}{1+u^2}}\frac2{1+u^2}du\\ &=&2\int_0^\infty \frac{1}{\sqrt{n^2+1}(1+u^2)+2u+n(1-u^2)}du\\ &=&2\int_0^\infty \frac{1}{(\sqrt{n^2+1}-n)u^2+2u+(\sqrt{n^2+1}+n)}dx\\ &=&2\int_0^\infty \frac{\sqrt{n^2+1}+n}{u^2+2(\sqrt{n^2+1}+n)u+(\sqrt{n^2+1}+n)^2}du\\ &=&2\int_0^\infty \frac{\sqrt{n^2+1}+n}{(u+\sqrt{n^2+1}+n)^2}du\\ &=&2. \end{eqnarray} semejantemente %#% $ de #% hecho.

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