Integral trigonométrica ∫π/40dxcos4x−cos2xsin2x+sin4x∫0π/4dxcos4⁡x−cos2⁡xsin2⁡x+sin4⁡x\int _0^{\pi/4}\:\frac{dx}{\cos^4x-\ cos^2x\sen^2x+\sen^4x}

q

0 π / 4 1 porque 4 X porque 2 X pecado 2 X + pecado 4 X

Mi método:

0 π / 4 d X ( porque 2 X + pecado 2 X ) 2 3 porque 2 X pecado 2 X = 0 π / 4 d X 1 3 porque 2 X pecado 2 X

Dividiendo numerador y denominador por porque 2 X tenemos:

0 π / 4 segundo 2 X segundo 2 X 3 broncearse 2 X d X = 0 π / 4 segundo 2 X 1 2 broncearse 2 X d X = 0 1 d t 1 2 t 2 = 0 1 1 2 d t 1 2 t 2 = 1 2 2 registro | 1 2 t 1 + 2 t | 0 1 = 1 2 2 registro | 1 2 1 + 2 |

Pero cuando hacemos la misma integración dividiendo el término inicial por segundo 4 X y resolverlo da una respuesta

π 2
¿Me equivoco en alguna parte?

Dividiendo numerador y denominador por porque 2 X no da: 0 π / 4 segundo 2 X segundo 2 X 3 broncearse 2 X d X PERO 0 π / 4 segundo 2 X segundo 2 X 3 pecado 2 X d X

Respuestas (5)

Básicamente, haces un cambio de variable t = broncearse ( X ) ; al hacerlo, tienes

0 π 4 ( 1 porque 4 X porque 2 X pecado 2 X + pecado 4 X ) d X = 0 1 t 2 + 1 t 4 t 2 + 1 d t
y
t 2 + 1 t 4 t 2 + 1 d t = broncearse 1 ( t 1 t 2 )

Debo decir que no veo dónde está el 3 desaparecido

Soy consciente del método anterior. Pero no puedo encontrar ningún error en mi método. Y el caso de '3': en el denominador esto es lo que sucedió: - s mi C 2 X 3 t a norte 2 X = 1 + t a norte 2 X 3 t a norte 2 X = 1 2 t a norte 2 X
¡Aros! Soy un estúpido. Salud :(
Sucede!! ;) ¡Esta bien!

Dejar

I = 0 π 4 1 pecado 4 X + porque 4 X pecado 2 X porque 2 X d X = 0 π 4 pecado 2 X + porque 2 X pecado 2 X porque 2 X ( broncearse 2 X + cuna 2 X 1 ) d X

Entonces

I = 0 π 4 segundo 2 X + csc 2 X ( broncearse X cuna X ) 2 + 1 d X = [ broncearse 1 ( broncearse X cuna X ) ] 0 π 4 = π 2

Veamos la integral en términos de múltiples ángulos. Ahora

porque 4 X + pecado 4 X porque 2 X pecado 2 X = ( porque 2 X + pecado 2 X ) 2 3 pecado 2 X porque 2 X = 1 3 4 pecado 2 2 X = 1 3 8 ( 1 porque 4 X ) = 1 8 ( 5 3 porque 4 X )
Por eso
0 π / 4 d X porque 4 X + pecado 4 X porque 2 X pecado 2 X = 0 π / 4 8 5 3 porque 4 X d X

Usando la sustitución t con t = broncearse 2 X , d X = 1 2 ( 1 + t 2 ) d t y porque 4 X = 1 t 2 1 + t 2 , tenemos

0 π / 4 8 5 3 porque 4 X = 0 8 5 3 ( 1 t 2 1 + t 2 ) 1 2 ( 1 + t 2 ) d t = 0 4 5 ( 1 + t 2 ) 3 ( 1 t 2 ) d t = 0 2 1 + 4 t 2 d t = [ broncearse 1 2 t ] 0 = π 2

Cuando divides el numerador y el denominador por porque 2 X , deberías conseguir

0 π / 4 segundo 2 X d X segundo 2 X 3 pecado 2 X
en lugar de
0 π / 4 segundo 2 X d X segundo 2 X 3 broncearse 2 X
porque
0 π / 4 d X 1 3 pecado 2 X porque 2 X = 0 π / 4 d X porque 2 X 1 3 pecado 2 X porque 2 X porque 2 X = 0 π / 4 segundo 2 X d X 1 porque 2 X 3 pecado 2 X porque 2 X porque 2 X = 0 π / 4 segundo 2 X d X segundo 2 X 3 pecado 2 X

Denote la integral original como I .

Para mí, en este punto:

0 π / 4 d X 1 3 pecado 2 X porque 2 X
Usaría la fórmula de doble ángulo para escribir 3 pecado 2 X porque 2 X en términos de 2 X .

De pecado 2 X = 2 pecado X porque X , cuadrar ambos lados:

pecado 2 2 X = 4 pecado 2 X porque 2 X
Multiplicar por 3 4 :
3 4 pecado 2 2 X = 3 pecado 2 X porque 2 X

La integral se convierte

0 π / 4 d X 1 3 4 pecado 2 2 X

A continuación, deja tu = 2 X , d tu = 2 d X .

I = 0 π / 4 d X 1 3 4 pecado 2 2 X = 0 π / 2 d tu 2 1 3 4 pecado 2 tu = 2 0 π / 2 d tu 4 3 pecado 2 tu

Usando el hecho de que pecado 2 tu = 1 porque 2 tu 2 ,

I = 2 0 π / 2 d tu 4 3 pecado 2 tu = 2 0 π / 2 d tu 4 3 ( 1 porque 2 tu 2 ) = 4 0 π / 2 d tu 8 3 ( 1 porque 2 tu ) = 4 0 π / 2 d tu 5 + 3 porque 2 tu

A continuación, notando que porque 2 tu = 1 broncearse 2 tu 1 + broncearse 2 tu ,

I = 4 0 π / 2 d tu 5 + 3 porque 2 tu = 4 0 π / 2 d tu 5 + 3 ( 1 broncearse 2 tu 1 + broncearse 2 tu ) = 4 0 π / 2 segundo 2 tu d tu 5 ( 1 + broncearse 2 tu ) + 3 ( 1 broncearse 2 tu ) = 4 0 π / 2 segundo 2 tu d tu 8 + 2 broncearse 2 tu = 2 0 π / 2 d ( broncearse tu ) 4 + broncearse 2 tu

Usando la sustitución t = broncearse tu ,

I = 2 0 π / 2 d ( broncearse tu ) 4 + broncearse 2 tu = 2 límite ε 0 + 0 1 / ε d t 4 + t 2 = 2 límite ε 0 + [ 1 2 arcán ( t 2 ) ] 0 1 / ε = 2 límite ε 0 + ( 1 2 arcán ( 1 2 ε ) ) = límite ε 0 + arcán ( 1 2 ε ) = π 2

Multiplicando numerador y denominador por segundo 4 X rendimientos

0 π 4 d X 1 3 porque 2 X pecado 2 X = 0 π 4 segundo 4 X segundo 4 X 3 broncearse 2 X d X = 0 1 1 + t 2 ( 1 + t 2 ) 2 3 t 2 d t  dónde  t = broncearse X = 0 1 1 + t 2 t 4 t 2 + 1 d t = 0 1 1 + 1 t 2 t 2 + 1 t 2 1 d t = 0 1 d ( t 1 t ) ( t 1 t ) 2 + 1 = [ broncearse 1 ( t 1 t ) ] 0 1 = π 2