Cómo debo resolver la siguiente integral:
$$\int_0^{\pi/2} (\sqrt{\cot x} + \sqrt{\cos x} )\,\mathrm dx$$
Cómo debo resolver la siguiente integral:
$$\int_0^{\pi/2} (\sqrt{\cot x} + \sqrt{\cos x} )\,\mathrm dx$$
Creo que puede utilizar \begin{align}I&= \int_0^{\frac{\pi}{2}}\left(\sqrt{\cot (x)}+\sqrt{\cos (x)}\right)\,\mathrm dx\\&=\int _0^1\frac{1}{\cos(x)}\left(\sqrt{\cot (x)}+\sqrt{\cos (x)}\right)\, \mathrm d(\sin(x))\\&=\int _0^1\frac{1}{\sqrt{1-a^2}}\left(\sqrt{\frac{\sqrt{1-a^2}}{a}}+\sqrt{\sqrt{1-a^2}}\right)\,\mathrm da\\ &=\int _0^1 a^{-\frac{1}{2}}(1-a^2)^{-\frac{1}{4}}\,\mathrm da+\int _0^1 (1-a^2)^{-\frac{1}{4}}\,\mathrm da\\& =\frac{1}{2}\int _0^1 (a^2)^{-\frac{3}{4}}(1-a^2)^{-\frac{1}{4}}\,\mathrm d(a^2)+\frac{1}{2}\int _0^1 (a^2)^{-\frac{1}{2}}(1-a^2)^{-\frac{1}{4}}\,\mathrm d(a^2)\\ &=\frac{1}{2}B \left(\frac{1}{4}, \frac{3}{4}\right)+\frac{1}{2}B\left(\frac{1}{2},\frac{3}{4}\right)\end{align} con $B$ es la función beta. Espero que pueda ayudar.
Sustituyendo $u=\sin^2(x)$ y $1-u=\cos^2(x)$ obtenemos la misma respuesta que Alexis, pero vamos un poco más allá. $$ \begin{align} \int_0^{\pi/2}\left(\sqrt{\cot(x)}+\sqrt{\cos(x)}\right)\,\mathrm{d}x &=\int_0^{\pi/2}\sqrt{\cot(x)}\,\mathrm{d}x+\int_0^{\pi/2}\sqrt{\cos(x)}\,\mathrm{d}x\\ &=\int_0^{\pi/2}\sqrt{\frac1{\sin(x)\cos(x)}}\,\mathrm{d}\sin(x)+\int_0^{\pi/2}\sqrt{\frac1{\cos(x)}}\,\mathrm{d}\sin(x)\\ &=\frac12\int_0^1u^{-3/4}(1-u)^{-1/4}\,\mathrm{d}u+\frac12\int_0^1u^{-1/2}(1-u)^{-1/4}\,\mathrm{d}u\\ &=\frac12\frac{\Gamma(1/4)\Gamma(3/4)}{\Gamma(1)}+\frac12\frac{\Gamma(1/2)\Gamma(3/4)}{1/4\Gamma(1/4)}\\ &=\frac\pi{\sqrt2}+\frac{(2\pi)^{3/2}}{\Gamma(1/4)^2}\\[6pt] &\doteq3.4195817038147753309 \end{align} $$
I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.
0 votos
@ArchisWelankar No estoy seguro de cómo eso podría ayudar, ya que no hay $\sqrt{x}$
0 votos
Consulte con wolfram, la solución es difícil de integrar manualmente. Si esta es la tarea, revisa tu pregunta para ver si la copias mal.
0 votos
@ArchisWelankar $\sqrt{x^2} = |x|$ .
0 votos
U puede emplear directamente la segunda integral rep. de la función beta dada aquí: es.wikipedia.org/wiki/Función beta
0 votos
Ver Integrales de Wallis . Tenemos que $$B(a,b) ~=~ 2\int_0^{\tfrac\pi2}\sin^{2a-1}(x)~\cos^{2b-1}(x)~dx.$$