Integrali per sostituzione – Batteria 3

Calcolare i seguenti integrali indefiniti applicando il metodo di integrazione per sostituzione:

Esercizio 1 \[ \int\frac{1}{1+e^{x}}dx \] Ponendo \[ t=e^{x} \] ricaviamo x: \[ x=\ln t \] e quindi \[ \frac{dx}{dt}=\frac{1}{t}\rightarrow dx=\frac{1}{t}dt \] Ora, ritornando all’integrale iniziale: \[ \int\frac{1}{1+e^{x}}dx=\int\frac{1}{1+t}\cdot\frac{1}{t}dt \] \[ \int\frac{1}{1+e^{x}}dx=\int\frac{1}{t\left(t+1\right)}dt \] Cerchiamo ora A e B tali che \[ \frac{1}{t\left(t+1\right)}=\frac{A}{t}+\frac{B}{t+1} \] \[ \frac{1}{t\left(t+1\right)}=\frac{\left(A+B\right)t+A}{t\left(t+1\right)} \] \[ A=1\;;\; B=-1 \] L’integrale diventa: \[ \int\frac{1}{1+e^{x}}dx=\int\frac{1}{t}dt-\int\frac{1}{t+1}dt \] \[ \int\frac{1}{1+e^{x}}dx=\ln\left|t\right|-\ln\left|t+1\right|+C \] Risulta quindi: \[ \int\frac{1}{1+e^{x}}dx=\ln e^{x}-\ln\left(e^{x}+1\right)+C \] \[ \int\frac{1}{1+e^{x}}dx=x-\ln\left(e^{x}+1\right)+C \] Esercizio 2 \[ \int\sqrt{1-x^{2}}dx \] Ponendo \[ x=\sin t \] ricaviamo t: \[ t=\arcsin x \] e quindi \[ \frac{dx}{dt}=\cos t\rightarrow dx=\cos tdt \] Ora, ritornando all’integrale iniziale: \[ \int\sqrt{1-x^{2}}dx=\int\sqrt{1-\sin^{2}t}\cos tdt \] \[ \int\sqrt{1-x^{2}}dx=\int\cos^{2}tdt \] Ricordando la formula di riduzione del coseno: \[ \cos^{2}t=\frac{1+\cos2t}{2} \] abbiamo che \[ \int\sqrt{1-x^{2}}dx=\frac{1}{2}\left(\int dt+\int\cos2tdt\right) \] \[ \int\sqrt{1-x^{2}}dx=\frac{1}{2}\left(t+\frac{1}{2}\sin2t\right)+C \] \[ \int\sqrt{1-x^{2}}dx=\frac{1}{2}\left(t+\sin t\cos t\right)+C \] \[ \int\sqrt{1-x^{2}}dx=\frac{1}{2}\left(t+\sin t\sqrt{1-\sin^{2}t}\right)+C \] Risulta quindi: \[ \int\sqrt{1-x^{2}}dx=\frac{1}{2}\left(\arcsin x+x\sqrt{1-x^{2}}\right)+C \] Esercizio 3 \[ \int\frac{1}{1+\sqrt{x}}dx \] Ponendo \[ t=\sqrt{x} \] ricaviamo x: \[ x=t^{2} \] e quindi \[ \frac{dx}{dt}=2t\rightarrow dx=2tdt \] Ora, ritornando all’integrale iniziale: \[ \int\frac{1}{1+\sqrt{x}}dx=\int\frac{2t}{1+t}dt \] \[ \int\frac{1}{1+\sqrt{x}}dx=2\int\frac{t+1-1}{1+t}dt \] \[ \int\frac{1}{1+\sqrt{x}}dx=2\left(\int dt-\int\frac{1}{t+1}dt\right) \] \[ \int\frac{1}{1+\sqrt{x}}dx=2t-2\ln\left|t+1\right|+C \] Risulta quindi: \[ \int\frac{1}{1+\sqrt{x}}dx=2\sqrt{x}-2\ln\left(\sqrt{x}+1\right)+C \]

35 thoughts on “Integrali per sostituzione – Batteria 3”

  1. Salve Albert mi potresti dire come risolvere il seguente intergrale?
    int(e^x+2e^x+3)/(e^x+1)dx. Ho sostituito e^x=t ma alla fine mi viene: int(t+2t+3)/(t*(t+1))dt. Non so più come continuare. Grazie in anticipo

    1. perchè hai bisogno all’interno dell’integrale della derivata della funzione interna (la derivata di 2t ovvero 2):

      int cos2t dt = 1/2 int 2cos2t dt = 1/2 sen2t +C

  2. Albert davero,non so come ringraziarti. In questi giorni di preparazione all’esame sono sempre sul tuo sito!
    Grazie,davvero
    Matteo

    1. ma nell’esercizio prima non si era derivato t=e`x, ma x=lnt! perché ora é differente?

  3. Ciao Albert, volevo chiederti: ma A e B sono il metodo di calcolo dell’integrale di una funzione razionale?

    1. Si, non per tutte però…se ti vedi tutti gli esercizi sugli integrali di funzioni razionali fratte qui pubblicati te ne accorgi, e impari quando applicare questo metodo e quando no…

  4. ciao albert volevo sapere secondo quale criterio eguagli la variabile t, nel secondo esercizio, a senx. grazie

  5. La radice di (1 – (sin t)**2) non è uguale a cos t bensi a valore assoluto di cos t.

    quindi la sostituzione finale non può essere (cost)**2 ma
    |cos t| * cos t.

    Cosi mi sembra!!

    1. Bella obiezione, ti rispondo così: l’integrale iniziale ha una funzione integranda sempre positiva (rad(1-x^2)), quindi anche |cos t| * cos t che giustamente (rigorosamente) hai ottenuto tu dev’esserlo, ovvero deve valere (cos(t))^2.

      In pratica in questo tipo di integrali per sostituzione non preoccuparti troppo dei valori assoluti…

  6. Ciao Anonimo,

    il tuo passaggio è corretto, ma non ottieni un integrale immediato. Avresti bisogno anche di un -2x (derivata della funzione 1-x^2) a moltiplicare la parentesi. E questo -2x non c’è purtroppo… :)

  7. Salve Albert.

    Volevo chiedere: l’esercizio 2 può essere risolto anche portanto 1-x^2 fuori dalla radice, cosicché diventi (1-x^2)^(1/2) e poi risolvere l’integrale immediato? GRazie….

  8. Ciao,

    – Portando fuori dall’integrale il 2, al numeratore mi rimane t
    – Poi decido io di aggiungere e togliere 1 (tanto sappiamo che 1-1=0), in modo da poter separare l’integrale in due parti (terzo passaggio)

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