Possiamo risolvere l'integrale $\int\frac{1}{2\sin\left(x\right)\cos\left(x\right)}dx$ applicando il metodo di sostituzione di Weierstrass (noto anche come sostituzione del semiangolo tangente) che converte un integrale di funzioni trigonometriche in una funzione razionale di $t$ impostando la sostituzione
Quindi
Sostituendo l'integrale originale si ottiene
Semplificare
Applicare la formula: $\int\frac{a}{bc}dx$$=\frac{1}{c}\int\frac{a}{b}dx$, dove $a=1+t^{2}$, $b=\left(1-t^{2}\right)t$ e $c=2$
Riscrivere la frazione $\frac{1+t^{2}}{\left(1-t^{2}\right)t}$ in $2$ frazioni più semplici utilizzando la scomposizione in frazioni parziali.
Semplificare l'espressione
Possiamo risolvere l'integrale $\int\frac{t}{1-t^{2}}dt$ applicando il metodo dell'integrazione per sostituzione (detto anche U-Substitution). Per prima cosa, dobbiamo identificare una sezione all'interno dell'integrale con una nuova variabile (chiamiamola $u$), che sostituita rende l'integrale più semplice. Vediamo che $1-t^{2}$ è un buon candidato per la sostituzione. Definiamo la variabile $u$ e assegniamola alla parte prescelta
Ora, per riscrivere $dt$ in termini di $du$, dobbiamo trovare la derivata di $u$. Dobbiamo calcolare $du$, e lo possiamo fare derivando l'equazione di cui sopra
Isolare $dt$ nell'equazione precedente
Sostituendo $u$ e $dt$ nell'integrale e semplificando
L'integrale $-\frac{1}{2}\int\frac{1}{u}du$ risulta in: $-\frac{1}{2}\ln\left(1-t^{2}\right)$
L'integrale $\frac{1}{2}\int\frac{1}{t}dt$ risulta in: $\frac{1}{2}\ln\left(t\right)$
Raccogliere i risultati di tutti gli integrali
Sostituire $t$ con il valore che gli abbiamo assegnato all'inizio: $\tan\left(\frac{x}{2}\right)$
Poiché l'integrale che stiamo risolvendo è un integrale indefinito, quando finiamo di integrare dobbiamo aggiungere la costante di integrazione $C$
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