Autor Tema: Integral con forma hiperbólica

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

05 Abril, 2018, 01:55 pm
Leído 1940 veces

Miguel.Angel

  • $$\Large \color{#6a84c0}\pi$$
  • Mensajes: 26
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Tengo la siguiente integral:

\( \displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{\sqrt{1-sen(2x)}}dx \)

Que creo haber resuelto con dos cambios de variables:

\( u=2x \)
\( du=2 dx \)
\( dx=\frac{du}{2} \)

\( \displaystyle\frac{1}{2}\displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{\sqrt{1-sen(u)}}dt \)

\( t=tg(\displaystyle\frac{u}{2}) \)

\( \displaystyle\frac{1}{2}\displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{\sqrt{1-\displaystyle\frac{2t}{1+t^2}}} \displaystyle\frac{2dt}{1+t^2} \) = \( \displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{(1+t^2)\sqrt{\displaystyle\frac{1+t^2-2t}{1+t^2}}}dt \) = \( \displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{\sqrt{(1+t)(t-1)^2}}dt \) = \( \displaystyle\int_\ \displaystyle (t^3 -t^2-t+1)^{-1 \over 2}dt \) = \( \displaystyle\frac{t^{-1 \over 2}}{{-1 \over 2}}  \) - \(  Ln|t|  \) - \( \displaystyle\frac{t^{1 \over 2}}{{1 \over 2}} \) + \( t \) + \( C \)

Deshaciendo cambios y simplificando:

\( \displaystyle\frac{-2}{tg(x)} - Ln|tg(x)| - tg(x) + C \)

Agradecería le echaseis un vistazo a ver si es correcta.

En cualquier caso, el solucionario me da como solución: \( 2-\displaystyle\frac{1}{\sqrt{2}}argth( cos({ π \over 4}-x)) + C \) que no se parece en nada y no sabría ni como enfocar....

Un saludo chicos.


05 Abril, 2018, 03:41 pm
Respuesta #1

Luis Fuentes

  • el_manco
  • Administrador
  • Mensajes: 58,907
  • País: es
  • Karma: +0/-0
Hola

Tengo la siguiente integral:

\( \displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{\sqrt{1-sen(2x)}}dx \)

Que creo haber resuelto con dos cambios de variables:

\( u=2x \)
\( du=2 dx \)
\( dx=\frac{du}{2} \)

\( \displaystyle\frac{1}{2}\displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{\sqrt{1-sen(u)}}dt \)

\( t=tg(\displaystyle\frac{u}{2}) \)

\( \displaystyle\frac{1}{2}\displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{\sqrt{1-\displaystyle\frac{2t}{1+t^2}}} \displaystyle\frac{2dt}{1+t^2} \) = \( \displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{(1+t^2)\sqrt{\displaystyle\frac{1+t^2-2t}{1+t^2}}}dt \) = \( \displaystyle\int_\ \displaystyle\frac{1}{\sqrt{(1+t)(t-1)^2}}dt \) = \( \displaystyle\int_\ \displaystyle (t^3 -t^2-t+1)^{-1 \over 2}dt \) = \( \displaystyle\frac{t^{-1 \over 2}}{{-1 \over 2}}  \) - \(  Ln|t|  \) - \( \displaystyle\frac{t^{1 \over 2}}{{1 \over 2}} \) + \( t \) + \( C \)

En ese paso has cambiado \( (1+t^2) \) por \( (1+t). \)

Por otra parte ten en cuenta que:

\( \sqrt{1-sin(2x)}=\sqrt{1-cos(\pi/2-2x)}=\sqrt{2}|sin(\pi/4-x)| \)

Eso te permite reducir tu integral a la típica integral de la cosecante.

Saludos.

05 Abril, 2018, 09:57 pm
Respuesta #2

Miguel.Angel

  • $$\Large \color{#6a84c0}\pi$$
  • Mensajes: 26
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino

En ese paso has cambiado \( (1+t^2) \) por \( (1+t). \)

Por otra parte ten en cuenta que:

\( \sqrt{1-sin(2x)}=\sqrt{1-cos(\pi/2-2x)}=\sqrt{2}|sin(\pi/4-x)| \)

Eso te permite reducir tu integral a la típica integral de la cosecante.

Saludos.



Muchas gracias por contestar Luis. Entiendo que solventando el error el procedimiento sería válido. Correcto?

Por otro lado, no consigo entender como pasas de la segunda a la tercera igualdad:

\( \sqrt{1-cos(\pi/2-2x)}=\sqrt{2}|sin(\pi/4-x)| \)

De donde sale la raíz de 2 y el módulo?


06 Abril, 2018, 04:17 am
Respuesta #3

hméndez

  • $$\Large \color{#c88359}\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 577
  • País: ve
  • Karma: +1/-0
  • Sexo: Masculino

En ese paso has cambiado \( (1+t^2) \) por \( (1+t). \)

Por otra parte ten en cuenta que:

\( \sqrt{1-sin(2x)}=\sqrt{1-cos(\pi/2-2x)}=\sqrt{2}|sin(\pi/4-x)| \)

Eso te permite reducir tu integral a la típica integral de la cosecante.

Saludos.



Muchas gracias por contestar Luis. Entiendo que solventando el error el procedimiento sería válido. Correcto?

...


No. Luego de ese error que advierte Luis, tienes uno más grave. No se puede distribuir un exponente sobre términos
que se suman.


En ese paso has cambiado \( (1+t^2) \) por \( (1+t). \)

Por otra parte ten en cuenta que:

\( \sqrt{1-sin(2x)}=\sqrt{1-cos(\pi/2-2x)}=\sqrt{2}|sin(\pi/4-x)| \)

Eso te permite reducir tu integral a la típica integral de la cosecante.

Saludos.



...
Por otro lado, no consigo entender como pasas de la segunda a la tercera igualdad:

\( \sqrt{1-cos(\pi/2-2x)}=\sqrt{2}|sin(\pi/4-x)| \)

De donde sale la raíz de 2 y el módulo?



Expresando \( \pi/2-2x \) como \( 2(\pi/4-x) \) y utilizando la identidad del coseno del ángulo doble.

Otra cosa, la solución de la integral NO es la que indicas

Saludos

06 Abril, 2018, 11:00 am
Respuesta #4

Luis Fuentes

  • el_manco
  • Administrador
  • Mensajes: 58,907
  • País: es
  • Karma: +0/-0
Hola

No. Luego de ese error que advierte Luis, tienes uno más grave. No se puede distribuir un exponente sobre términos
que se suman.

Cierto, es un error muy de bulto. Me paré en el primer fallo que encontré y no seguí leyendo.

Otra cosa, la solución de la integral NO es la que indicas

Bueno en los intervalos \( [\pi/4+2k\pi,5\pi/4+2k\pi] \) si es la que indica.

Saludos.