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Ejercicios de Cálculo
← 6.6 Sustitución trigonométrica

Integral de 1/√(x² + 4) con x = 2 tan θ

Tema
6. Integrales › 6.6 Sustitución trigonométrica
Dificultad
Intermedio
Método
Sustitución x = a tan θ

Calcula ∫dxx2+4\displaystyle \int \frac{dx}{\sqrt{x^2 + 4}}.

Ver solución
  1. Para x2+a2\sqrt{x^2 + a^2} se usa x=atan⁡θx = a\tan\theta con θ∈(−π2,π2)\theta \in \left(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right). Aquí x=2tan⁡θx = 2\tan\theta, dx=2sec⁡2θ dθdx = 2\sec^2\theta\,d\theta y x2+4=2sec⁡θ\sqrt{x^2 + 4} = 2\sec\theta.
  2. ∫2sec⁡2θ2sec⁡θ dθ=∫sec⁡θ dθ=ln⁡∣sec⁡θ+tan⁡θ∣\int \frac{2\sec^2\theta}{2\sec\theta}\,d\theta = \int\sec\theta\,d\theta = \ln|\sec\theta + \tan\theta|.
  3. Regreso: tan⁡θ=x2\tan\theta = \frac{x}{2} y sec⁡θ=x2+42\sec\theta = \frac{\sqrt{x^2 + 4}}{2}, así que ln⁡∣x+x2+42∣\ln\left|\frac{x + \sqrt{x^2 + 4}}{2}\right|.
  4. Como −ln⁡2-\ln 2 es constante, se absorbe en CC: ln⁡(x+x2+4)+C\ln\left(x + \sqrt{x^2 + 4}\right) + C (el argumento es siempre positivo).

Resultado final: ∫dxx2+4=ln⁡(x+x2+4)+C\displaystyle \int \frac{dx}{\sqrt{x^2 + 4}} = \ln\left(x + \sqrt{x^2 + 4}\right) + C