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TEMA 5: LA INTEGRAL INDEFINIDA 1.- Integral indefinida. Definiciones. 2.- Propiedades de la integral indefinida. 3.- Integrales inmediatas. 4.- Métodos de integración. 1.- Integral indefinida. Definiciones Definición : Dada una función f(x), diremos que la función F(x) es una función primitiva de f(x) en el intervalo [a, b], cuando se verifica que: [ ] b a x x f x F , ), ( ) ( 2200 = * Ejemplo : Dada la función 2 3 ) ( x x f = , entonces 3 1 ) ( x x F = es una primitiva de f(x), 2 ) ( 3 2 + = x x F es otra primitiva, 7 ) ( 3 3 - = x x F es otra, .... porque al derivar F 1 (x), F 2 (x) y F 3 (x) se obtiene f(x). Proposición : Si F(x) es una primitiva de f(x) y C es una constante, entonces F(x) + C también es una primitiva de f(x). Demostración : La demostración es evidente: Si F(x) es una primitiva de f(x) = ) ( ) ( x f x F ( 29 C x F x f x F C x F C x F + = = + = + ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( es también primitiva de f(x). Pero también se da la proposición inversa, es decir: Proposición : Si F(x) y G(x) son dos funciones primitivas de f(x) en [a, b], entonces su diferencia es una constante, es decir : 5 C F(x) – G(x) = C, siendo C una constante, para todos los puntos de dicho intervalo.. Demostración : Por hipótesis F(x) y G(x) son funciones primitivas, entonces por definición de primitiva se verifica que ) ( ) ( x f x F = y ) ( ) ( x f x G = , y en tal caso tenemos que: ( 29 0 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( = - = - = x G x F x G x F x G x F [ ] b a x , 2200 Pero ya hemos visto con anterioridad que si una función tiene derivada 0 en todos los puntos de un intervalo entonces dicha función es constante en dicho intervalo, luego existe C constante tal que: C x G x F = - ) ( ) ( [ ] b a x , 2200 En virtud de los anteriores resultados podremos dar la siguiente definición de integral indefinida: 1

integrales indefinidas

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  • TEMA 5: LA INTEGRAL INDEFINIDA

    1.- Integral indefinida. Definiciones.2.- Propiedades de la integral indefinida.3.- Integrales inmediatas.4.- Mtodos de integracin.

    1.- Integral indefinida. Definiciones

    Definicin: Dada una funcin f(x), diremos que la funcin F(x) es una funcin primitiva de f(x) en el intervalo [a, b], cuando se verifica que:

    [ ]baxxfxF ,),()( =

    * Ejemplo: Dada la funcin 23)( xxf = , entonces 31 )( xxF = es una primitiva de f(x), 2)( 32 += xxF es otra primitiva, 7)(

    33 = xxF es otra, .... porque al derivar F1(x), F2(x) y F3(x) se

    obtiene f(x).

    Proposicin: Si F(x) es una primitiva de f(x) y C es una constante, entonces F(x) + C tambin es una primitiva de f(x).

    Demostracin: La demostracin es evidente:

    Si F(x) es una primitiva de f(x) = )()( xfxF

    ( ) CxFxfxFCxFCxF +==+=+ )()()()()( es tambin primitiva de f(x).Pero tambin se da la proposicin inversa, es decir:

    Proposicin: Si F(x) y G(x) son dos funciones primitivas de f(x) en [a, b], entonces su diferencia es una constante, es decir : C F(x) G(x) = C, siendo C una constante, para todos los puntos de dicho intervalo..

    Demostracin: Por hiptesis F(x) y G(x) son funciones primitivas, entonces por definicin de primitiva se verifica que )()( xfxF = y )()( xfxG = , y en tal caso tenemos que: ( ) 0)()()()()()( === xGxFxGxFxGxF [ ]bax , Pero ya hemos visto con anterioridad que si una funcin tiene derivada 0 en todos los puntos de un intervalo entonces dicha funcin es constante en dicho intervalo, luego existe C constante tal que:

    CxGxF = )()( [ ]bax ,

    En virtud de los anteriores resultados podremos dar la siguiente definicin de integral indefinida:

    1

  • Definicin: Llamaremos integral indefinida de una funcin f(x) al conjunto de todas las primitivas de la funcin, es decir, dada una funcin primitiva F(x) de f(x) entonces llamaremos integral indefinida de f(x) al conjunto:

    { }+ CCxF :)(

    A dicho conjunto lo representaremos como CxFdxxf += )()( .* Ejemplo: Dada la funcin f(x) = 3x2, como F(x) = x3 es una primitiva de dicha funcin, la

    integral primitiva ser el conjunto de todas las funciones que resultan de sumarle un nmero real a dicha funcin, es decir:

    += CCxdxx ,3 32

    * Observacin: Es fundamental tener siempre presente que la integral indefinida de una funcin es un conjunto de funciones.

    2.- Propiedades de la integral indefinida

    a) += Cxfdxxf )()(b) = kdxxfkdxxfk )()(c) +=+ dxxgdxxfdxxgxf )()())()((

    La demostracin de estas propiedades es muy sencilla basndose en las propiedades de las derivadas.

    3.- Integrales inmediatas.

    La tabla de integrales inmediatas es una consecuencia directa de la tabla de derivadas que ya conocemos puesto que estamos haciendo el proceso inverso.

    Las integrales inmediatas que debemos conocer son las siguientes:

    2

  • TABLA DE INTEGRALES INMEDIATAS

    TIPOS EJEMPLOSTipo potencial

    +=+

    1

    1

    ax

    dxxa

    a + C

    +=+

    1

    1

    nf

    dxffn

    n + C

    ==+

    ==

    +

    52

    2512

    3.52

    5123

    23

    3 xxxdxxdxx

    = 5 )2(3)2(53

    243 xdxxx

    Tipo logartmico

    = xLdxx1 + C = fLdxff + C

    +=+ )1(1 xxx

    eLdxe

    e

    Tipo exponencial

    = ff edxef .. + C = Laadxaf

    ff .. + C

    =

    =xxx edxedxe 222

    21)2(

    21

    == 454545.9.5 Ldxdxx

    xxx

    Tipo coseno

    = xxdx cossen + C = fdxff cos.sen. + C

    == 3cos33sen.3133sen xdxxdxx

    Tipo seno

    = xx sencos + C = fdxff sen.cos. + C +=+=+ )52sen()52cos(.22

    1)52cos( xdxxdxx

    Tipo tangente

    = xdxx tgcos12 + C = fdxff tgcos2 + C

    =+= xxdxxxdx tg)1tg1(tg 22 =

    =

    )35tg(101

    )35(cos10

    101

    )35(cos2

    2222 xxx

    xx

    Tipo cotangente

    gxdxxsen

    cot12 = + C = gfdxff cotsen2 + C

    =+= xgxdxxgxdxg cot)1cot1(cot 22 == 22222 3cot613sen6613sen xgdxxxdxxx

    Tipo x arc arc ( cosx)sen =

    =

    xarcdxx

    sen 1

    12 + C

    =

    farcdx

    ff sen

    1 2+ C

    2

    224arcsen

    21

    )(12

    21

    1xdx

    xxdx

    xx =

    =

    =

    =

    x

    x

    x

    x

    x

    edxe

    edxe

    e arcsen)(11 22

    Tipo arco tang.(= -arc cotang.)

    =+ tgx1 1 2 arcdxx + C =+ farcdxff tg 1 2 + C

    =+=+ xdxxdxx arctg311 13133 1 22 =+=+=+ )3tg( 31)3(1 331)3(1 191 1 222 xarcdxxdxxdxx

    3

  • 4.- Mtodos de integracin.

    En este apartado vamos a ver los siguientes mtodos:

    - Integrales que se simplifican previamente o que se descomponen.- Integrales que se transforman en inmediatas.- Integracin por sustitucin o cambio de variable- Integracin por partes- Integracin de funciones racionales

    4.1.- Integrales que se simplifican previamente o se descomponen

    Algunas veces, antes de realizar la integral correspondiente, se procede a simplificar la expresin por si de esa forma se puede integrar mejor. Posteriormente, haciendo uso de las propiedades de las integrales, se descomponen en otras ms sencillas, transformndose en una simple suma de integrales ms elementales. Veamos algunos ejemplos:

    dxx 22 )1( Solucin:

    Desarrollando por la frmula del cuadrado de un binomio: 12)1( 2422 += xxx As,

    ++=+=+= Cxxxdxdxxdxxdxxxdxx 325212)1(35

    242422

    = dxx xx 223 472

    Solucin: Descomponiendo la fraccin en suma de fracciones:

    222

    2

    2

    3

    2

    23

    472472472 == xxxx

    xxx

    xxx

    Por tanto,

    === dxxdxxdxdxxxdxx xx 22223

    472472472

    Cx

    xxCxxx ++=+

    =

    471

    472

    2 212

    4

  • = dxxxxx

    5 2

    3 53

    3472

    Solucin:

    Transformando las races en potencia, descomponiendo en suma de fracciones y simplificando, tenemos:

    34

    37

    32

    3

    4

    3

    7

    3

    2

    3

    4723

    472 53

    1519

    1011

    52

    52

    35

    52

    23

    52

    35

    23

    5 2

    3 53 xxx

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    xxxx

    xxx==

    =

    Por lo que la integral nos queda:

    === dxxdxxdxxdxxxxdxx

    xxx3

    43

    73

    23

    43

    73

    23

    472 53

    1519

    1011

    53

    1519

    1011

    5 2

    3 53

    CxxxCxxx +=+= 58

    1534

    10215

    815

    3410

    21

    65

    102105

    6320

    583

    4

    15343

    7

    10213

    2

    =dxxx xsenctgxseccos 42

    Solucin:

    Si expresamos las razones trigonomtricas en razones simples, nos quedar:

    === senxdxxdxx

    x

    xsensenx

    x

    dxxxxsenctgx cos4

    cos1cos

    cos4

    seccos4

    22

    y preparando un poco la cosa:

    == dxxsensenxdxxsenxdxx )2(2cos22cos4 (porque sen(2x)=2senxcosx)As pues:

    Cxdxxsensenxdxxdxxxxsenctgx

    +=== )2cos()2(2cos4seccos 42

    5

  • 4.2.- Integrales que se transforman en inmediatas

    Aunque parezca que son difciles de realizar y que requieren un mtodo laborioso, hay integrales que se pueden resolver mediante el uso de la tabla de integrales inmediatas sin ms que introducir algunos cambios o modificaciones. Veamos algunos ejemplos:

    +=

    =

    +==

    + C

    xxxdxxdx

    x 4415

    55 4

    1415

    1

    CxsenxLdxxsenx

    senxxdxxsenxxsenx

    ++=+

    =

    +

    coscoscoscoscos basta aplicar = fLdxff

    Cedxex

    dxx

    e arcsenxarcsenxarcsenx

    +=

    =

    ..11.

    1 22 basta aplicar = ff edxef ..

    Cxtgdxxdxx ++=+=+ )12(21)12(sec.221)12(sec 22 basta aplicar =

    fdxf

    f tgcos2

    Cxtgdxxdxx +== 333sec.3133sec 22 basta aplicar =

    fdxf

    f tgcos2

    CarctgL

    dxL

    Ldx xx

    x

    x

    x

    +=+

    =

    + 221)2(12.2

    21

    412

    2 basta aplicar =+ farcdxff tg 1 2

    +== CxLdxxxdxx sensencostg1 basta aplicar = fLdxff

    CxLdxx

    xxxdx

    ++=+

    =

    + )1(2112211 222 basta aplicar =

    fLdxff

    (observa que aunque es

    racional, se hace de forma inmediata)

    Cxartgdxx

    xxxdx

    +=+

    =

    + 244 2112211 basta aplicar =+

    farcdxf

    f tg 1 2

    (observa que aunque es

    racional, se hace de forma inmediata)

    6

  • 4.3.- Integracin por sustitucin o cambio de variable

    El mtodo de integracin por sustitucin o cambio de variable consiste en transformar la integral dada, mediante un cambio de variable en otra inmediata o ms sencilla de integrar.

    Dada la integral dxxf )( , si hacemos el cambio de variable x = g(t), entonces tenemos que:)()(y )( derivandodttgdxtgx ==

    por lo que la integral inicial queda transformada en = dttgtgfdxxf )())(()(Ejemplos:

    a) ++ + dxxx x 22 )1( 12

    Solucin:Hacemos el cambio x x t x dx dt2 1 2 1+ + = + =( )Sustituyendo en la integral resulta:

    ===++ + dtttdtdxxx x 2222 )1( 12 t t x x C

    = =

    + ++

    1

    211 1

    1

    b) + dxxx 32 1Solucin:

    Hacemos el cambio tdtdxxtx 231 223 ==+

    Despejamos en forma adecuada: x dxtdt2 23

    = y ahora sustituimos:

    +====+=+ 9)1(2

    332

    32

    32..11

    333222332

    xtdtttdttdxxxdxxx

    (ya que del cambio 231 tx =+ se deduce que tx =+ 31 )

    c)

    dxxx 11

    Solucin:

    Hacemos el cambio x t =1 o tambin, elevando al cuadrado, x-1 = t2

    Diferenciando la igualdad anterior, dx = 2t.dt

    Por otra parte, de x-1 = t2 resulta x = 1+t2

    Sustituyendo resulta:

    7

  • =+=+= dtttdtttdxxx 22 1 122.).1( 111= = +2 2 1arctgt arctg x C

    d) xdxx 32 cossenSolucin:

    El cambio que podemos realizar es el siguiente: senx=t (Por ser impar en cosx)

    De dicho cambio resulta: cosxdx=dt y sustituyendo en la integral propuesta obtenemos:

    == dtttxdxxxxdxx )1(cos.cos.sencossen 222232 == +== Cxxttdttt 5

    sen3

    sen53

    )(5353

    42

    e)

    dxxx 1

    1

    x t x t

    dx tdt

    = =

    =

    2

    2

    ==

    =

    xtdtt

    tdttt

    arcsen2arcsen21

    12211

    22

    4.4.- Mtodo de integracin por partes.

    El mtodo de integracin por partes consiste en transformar la integral dada, mediante una transformacin bsica en la diferencial del producto, en otra integral inmediata o ms sencilla que la de partida. Dicho mtodo slo se aplicar cuando los restantes mtodos (en nuestro caso, el de sustitucin) no nos solucione nuestra integral. La integracin por partes se basa en la conocida frmula:

    = duvvudvu , donde u(x) y v(x) son dos funciones diferenciables.(Nota: La cuestin est en que a una expresin de la integral debemos llamarle u y a otra debemos llamarle dv y a partir de ellas debemos recuperar du , mediante derivacin, y tambin v , mediante integracin.)

    * Demostracin: Sean u(x) y v(x) dos funciones diferenciables cualesquiera, entonces:

    d(uv) = duv + udv

    Despejando: udv = d(uv) vdu

    8

  • Integrando a ambos lados y teniendo en cuenta que la integral de la derivada de una funcin es la misma funcin tenemos que:

    == duvvuduvvuddvu )( es decir, = duvvudvuEjemplos:

    a) I= dxex xSolucin:

    Para realizar la integral pedida, a una expresin debemos llamarle u y a otra debemos llamarle dv y a partir de ellas debemos recuperar du y tambin v .

    Llamamos Obtenemos

    =

    =

    dxedvxu

    x. ===

    xx edxev

    dxdu

    Con estos datos podemos empezar a aplicar la frmula de integracin por partes

    = duvvudvu

    I= =dxex x dxexe xx y simplificando, llegamos a la conclusin: == dxexI x Cexe xx +

    b) I= xdxarc tg Solucin:

    =

    =

    dxdvxarcu tg

    du

    xdx

    v x

    =

    +=

    11 2

    Donde u lo hemos derivado para obtener du y dv lo hemos integrado para hallar v.

    Aplicando la frmula que hemos indicado anteriormente, += dxxxxxI 21 1.arctg.La integral resultante es de tipo logartmico:

    +=+= )1(21arctg.1 221arctg. 22 xLxxdxxxxxI +C

    9

    derivando

    integrando

  • c) I= xdxx sen2Solucin:

    =

    =

    xdxdvxusen

    2

    ===

    xxdxv

    xdxdu

    cossen

    2

    I= dxxxxx + cos2cos2 . (*) A veces hay que repetir la integracin por partes como en este caso:

    =

    =

    xdxdvxucos

    2 ==

    =

    xxdxv

    dxdu

    sencos

    2

    +== xxxxdxxxxdxx cos2sen2sen2sen2cos2Y volviendo a la expresin (*) obtenemos el resultado final:

    I x x x x x= + +2 2 2cos sen cos +C

    Tipos de integrales que se resuelven por partes:

    cos cos

    ln

    arccos

    n x n x

    n n

    n n

    n n

    x e dx u x dv e dx

    x senxdx u x dv senxdx

    x xdx u x dv xdx

    x lnxdx u x dv x dx

    arctgxdx u arctgx dv dx

    arcsenxdx u arcsenx dv dx

    arccoxxdx u x dv dx

    = =

    = =

    = =

    = =

    = =

    = =

    = =

    4.5 Mtodo de integracin de funciones racionales.

    Observacin previa: Ya hemos visto cmo se integraban algunas de estas funciones, las del tipo arcotangente y las del tipo logaritmo (es decir, cuando el numerador era un mltiplo de la derivada del denominador), pero como es evidente stas suponen slo una pequea parte de las funciones racionales que nos podemos encontrar. As, en este apartado, vamos a ampliar un poco el nmero de las funciones racionales que podamos integrar (aunque slo un poco, pues el nmero de ellas que quedarn fuera de nuestro alcance ser todava inmenso), por ser estas funciones bastante frecuentes. Debemos tener presente que existen muchos otros mtodos de integracin para otros tipos de funciones, pero que no podemos ver por lo limitado del tiempo o porque no entran dentro de nuestras necesidades.

    Una vez dicho esto, comentaremos que el mtodo de integracin de funciones racionales est basado en la descomposicin de la fraccin en suma de fracciones ms sencillas. Adems, vamos a suponer que el grado del numerador es menor que el grado del denominador, pues en caso contrario, se hace la divisin y despus se integra el cociente ms el resto partido por el divisor, es decir, si

    dxxq xp )( )( donde el grado de p(x) es igual o mayor que el de q(x), entonces, dividiremos p(x) entre q(x), obteniendo un cociente c(x) y un resto r(x)

    10

  • p(x)=q(x).c(x)+r(x) de donde

    )()()(

    )()()()(

    )()(

    xqxrxc

    xqxrxcxq

    xqxp

    +=+

    =

    Por tanto,

    +=+= dxxq xrdxxcdxxq xrxcxq xp )( )()()( )()()( )( donde c(x) es un polinomio, y por tanto se integra fcilmente, y r(x) ya tiene grado menor que q(x), que es el verdadero problema.

    Por tanto, vamos a integrar dxxq xp )( )( pero suponiendo que el grado del numerador es menor que el grado del denominador y adems, nos limitaremos a las funciones racionales cuyo denominador tiene races reales, es decir que se puede descomponer en factores de grado 1. (no veremos el caso en el que el denominador tenga races imaginarias)

    Para ello vamos a distinguir los siguientes casos:

    4.5.1.- Integracin de funciones racionales slo con races simples en el denominador:4.5.2.- Integracin de funciones racionales con races mltiples en el denominador:4.5.3.- Integracin de funciones racionales con races simples y mltiples en el denominador:4.5.4.- Integracin de funciones racionales con races complejas simples

    4.5.1.- Integracin de funciones racionales slo con races simples en el denominador:

    Vamos a suponer que al hacer la descomposicin de Q(x) en factores primos (Ruffini), obtenemos lo siguiente:

    Q(x) = k(x a1)(x a2).(x an)

    El nmero k que aparece al principio ser igual al coeficiente del trmino de mayor grado, que vamos a suponer que es 1 para simplificar (en caso contrario slo hay que sacar dicho nmero fuera de la integral).

    Una vez factorizado el denominador, el mtodo consiste en descomponer la funcin racional en otras funciones racionales ms simples que podremos integrar fcilmente. El proceso el es siguiente (para simplificar vamos a hacerlo suponiendo que el denominador tiene grado 3, aunque se hara igual sea el grado que sea):

    )()()())()(()(

    )()(

    321321 axC

    axB

    axA

    axaxaxxP

    xQxP

    +

    +

    =

    =

    Ahora debemos hallar los valores de A, B y C, para lo que sumaremos las tres fracciones e igualaremos coeficiente a coeficiente el numerador de esa suma con P(x):

    ))()(())(())(())((

    )()(

    321

    213132

    axaxaxaxaxCaxaxBaxaxA

    xQxP

    ++=

    11

  • Ejemplo:

    +

    ++ dxxxx

    xx22

    68423

    2

    En primer lugar vamos a descomponer el denominador por Ruffini:

    1 2 -1 -21 1 3 2

    1 3 2 0-1 -1 -2

    1 2 0-2 -2

    1 0

    As pues, )2)(1)(1(22 23 ++=+ xxxxxx . Siguiendo entonces lo visto anteriormente, tenemos que:

    21122684

    23

    2

    ++

    ++

    =

    +

    ++

    xC

    xB

    xA

    xxxxx

    )2)(1)(1()1)(1()2)(1()2)(1(

    ++

    ++++++=

    xxxxxCxxBxxA

    Como los denominadores son iguales, entonces los numeradores tambin deben serlo:

    )1)(1()2)(1()2)(1(684 2 ++++++=++ xxCxxBxxAxx

    Y dando valores a x (preferentemente, las races del denominador), hallamos los valores A, B y C

    Si x = 1 18 = A23 A = 3

    Si x = -1 2 = B(-2)1 B = -1

    Si x = -2 6 = C(-3)(-1) C = 2

    Es decir, hemos conseguido expresar 2

    21

    11

    322

    68423

    2

    ++

    +

    +

    =

    +

    ++

    xxxxxxxx

    Para terminar, basta integrar cada uno de esos sumandos:

    =++++=+ ++ dxxdxxdxxdxxxx xx 22111322 684 232

    CxLnxLnxLn ++++= 22113

    Cx

    xxLn ++

    +=

    )1()2()1( 3

    4.5.2.- Integracin de funciones racionales con races mltiples en el denominador:

    En las mismas condiciones del apartado anterior, vamos a suponer ahora que el denominador descompone de la siguiente forma:

    Q(x) = (x a)n

    Para simplificar la explicacin del mtodo vamos a suponer tambin que n = 3, de donde habr que generalizarlo a cualquier potencia. En ese caso la descomposicin en este caso ser la siguiente:

    12

  • 323 )()()()()(

    )()(

    axC

    axB

    axA

    axxP

    xQxP

    +

    +

    =

    =

    A partir de aqu el mtodo es exactamente igual que es anterior.

    Ejemplo:

    +

    dxxxx

    x133

    1223

    Siguiendo lo anterior vamos a descomponer en fracciones ms simples, teniendo en cuenta que al descomponer el denominador obtenemos que:

    323 )1(133 =+ xxxx

    3

    2

    32323 )1()1()1(

    )1()1(1)1(12

    13312

    ++=

    +

    +

    =

    =

    +

    xCxBxA

    xC

    xB

    xA

    xx

    xxxx

    De ah, igualando los numeradores, tenemos que:

    )()2()1()1(12 22 CBAxBAxACxBxAx ++++=++=

    Igualando coeficiente a coeficiente tenemos que:

    =+

    =+

    =

    122

    0

    CBABA

    A

    =

    =

    =

    120

    CBA

    Esta forma empleada para calcular los coeficientes difiere de la empleada anteriormente, aunque podemos calcularlos tambin de aquella forma sustituyendo tres valores cualquiera arriba (recomendable siempre sustituir el valor de la raz que nos da el valor de C directamente).

    Una vez hecha la descomposicin, rematamos:

    Cxxdxx

    dxx

    dxxxx

    x+

    +=

    +

    =

    +

    2)1()1(2)1( 1)1( 2133 122

    13223

    4.5.3.- Integracin de funciones racionales con races simples y mltiples en el denominador:

    Por ltimo, vamos a suponer que el denominador tiene tanto races simples como mltiples. Por ejemplo un denominador del tipo:

    Q(x) = (x a1)(x a2)(x a3)3

    Combinando los dos mtodos anteriores, la descomposicin se hara de la siguiente forma:

    33

    23321

    3321 )()()()()())()((

    )()()(

    axE

    axD

    axC

    axB

    axA

    axaxaxxP

    xQxP

    +

    +

    +

    +

    =

    =

    13

  • A partir de ah procederamos de la misma forma que antes.

    Ejemplo

    +++ ++ dxxxx xx 254 263 232

    Siguiendo igual que antes, vamos a descomponer en fracciones ms simples, teniendo en cuenta que al descomponer el denominador obtenemos que:

    223 )1)(2(254 ++=+++ xxxxx

    2

    2

    22

    2

    23

    2

    )1)(2()2()1)(2()1(

    )1()1(2)1)(2(263

    254263

    ++

    ++++++=

    ++

    ++

    +=

    ++

    ++=

    +++

    ++

    xxxCxxBxA

    xC

    xB

    xA

    xxxx

    xxxxx

    De ah, igualando los numeradores, tenemos que:

    )2()1)(2()1(263 22 ++++++=++ xCxxBxAxx

    Y dando tres valores a x (preferentemente, las races del denominador), hallamos A, B y C

    Si x = -1 -1 = C C = -1

    Si x = -2 2 = A A = 2

    Si x = 0 2 = A+2B+2C B = 1

    Es decir, hemos conseguido expresar 2232

    )1(1

    )1(1

    22

    254263

    +

    ++

    ++

    =

    +++

    ++

    xxxxxxxx

    Por lo que:

    =++++=+++ ++ dxxdxxdxxdxxxx xx 2232

    )1(1

    )1(1

    22

    254263

    Cx

    xLnxLnCxxLnxLn ++

    ++++=+

    ++++=

    )1(1122

    1)1(122

    1

    4.5.4.- Integracin de funciones racionales con races complejas simples en el denominador:

    Vamos a suponer que al hacer la descomposicin de Q(x) obtenemos:)cbxax).(dx)....(dx).(dx()x(Q 2k21 ++=

    Entonces:

    cbxaxxBB

    )dx(A

    ...............)dx(

    A)dx(

    A)x(Q)x(P

    221

    k

    k

    2

    2

    1

    1

    ++

    ++

    ++

    +

    =

    Las primeras fracciones on de los tipos ya vistos y faltara ver como se integra la ltima fraccin, que se suelen denominar del tipo neperiano-arcotangente.

    14

  • Calculo de una primitiva ++ cbxax2 1 . Donde ax2+bx+c no tiene races reales.Tipo arctg().La tcnica es hacer cambios de variable para aplicar la primitiva de arctg(x). Un ejemplo:

    2 2 2

    1 1 14 41 4 4 4 (2 1) 4 1

    dx dx dxx x x x x

    = = =

    + + + + + + 24 13 2 1 1

    3x +

    + =. Hacemos

    el cambio esperado: 2 1

    323

    x t

    dx dt

    + = =

    ,obtenemos: = 22 1 2 ( )

    13 3dt arctg t c

    t= +

    + = 2 2 13 3xarctg c+ +

    En general:

    =++

    =

    ++=

    ++dx

    bacbaxadx

    acabxxaadx

    cbxax 22222 4)2(14

    444141

    = +

    + 1)

    42(

    1)4(

    42

    2

    2

    bacbaxbac

    a=. Hacemos el cambio esperado:

    2

    2

    24

    24

    ax b tac b

    a dx dtac b

    + =

    =

    , obtenemos: 22

    2 114

    dttac b

    =

    +

    22 ( )4 arctg t cac b= + =

    cbacbaxarctg

    bac+

    +

    )42(

    42

    22

    Calculo de una primitiva : ++ + cbxax nmx2 . Tipo log-arctg(). Donde ax2+bx+c no tiene races reales.

    La tcnica es descomponer la primitiva en dos segn su numerador y hacer cambios de variable para aplicar la primitiva del arctg(x) en una de ellas y el logaritmo neperiano en la otra.

    Un ejemplo:

    2

    41

    xx

    +

    + =2 1

    2x t

    xdx dt + =

    = = 2 2 21 2 8 1 2 1 82 1 2 1 2 1

    x xdx dx dxx x x

    += + =

    + + + 21 1 142 1dt dxt x+ =+ 21 1ln( ) 4 ( ) ln( 1) 4 ( )

    2 2t arctg x C x arctg x C+ + = + + + .

    En general:

    ++ + cbxax nmx2 = =++++

    =

    ++

    +dx

    cbxax

    bbmanax

    amdx

    cbxaxmnx

    m 22

    22

    2

    15

  • =++

    +++

    +

    cbxax

    bman

    amdx

    cbxaxbax

    am

    22

    2

    22

    2 =++

    +++

    + dxcbxax

    bman

    amdx

    cbxaxbax

    am

    22

    2

    22

    2

    dxcbxax

    bman

    amcbxax

    am ++

    ++ 22

    2

    2)ln(

    2.

    Donde esta ltima primitiva es de las de tipo arco- tangente estudiadas en el caso anterior.

    16

    TIPOSEJEMPLOS