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Ejercicios de Cálculo
← 6.6 Sustitución trigonométrica

Integral de x²/√(4 − x²)

Tema
6. Integrales › 6.6 Sustitución trigonométrica
Dificultad
Avanzado
Método
Sustitución x = 2 sen θ y reducción de potencia

Calcula ∫x24−x2 dx\displaystyle \int \frac{x^2}{\sqrt{4 - x^2}}\,dx, para ∣x∣<2|x| < 2.

Ver solución
  1. x=2sen⁡θx = 2\operatorname{sen}\theta, dx=2cos⁡θ dθdx = 2\cos\theta\,d\theta y 4−x2=2cos⁡θ\sqrt{4 - x^2} = 2\cos\theta.
  2. ∫4sen⁡2θ⋅2cos⁡θ2cos⁡θ dθ=4∫sen⁡2θ dθ=2∫(1−cos⁡2θ)dθ=2θ−sen⁡2θ\int \frac{4\operatorname{sen}^2\theta \cdot 2\cos\theta}{2\cos\theta}\,d\theta = 4\int\operatorname{sen}^2\theta\,d\theta = 2\int\left(1 - \cos 2\theta\right)d\theta = 2\theta - \operatorname{sen} 2\theta.
  3. Regreso: θ=arcsen⁡x2\theta = \operatorname{arcsen}\frac{x}{2} y sen⁡2θ=2⋅x2⋅4−x22=x4−x22\operatorname{sen} 2\theta = 2 \cdot \frac{x}{2} \cdot \frac{\sqrt{4 - x^2}}{2} = \frac{x\sqrt{4 - x^2}}{2}.
  4. Resultado: 2arcsen⁡x2−x4−x22+C2\operatorname{arcsen}\frac{x}{2} - \frac{x\sqrt{4 - x^2}}{2} + C.

Resultado final: ∫x24−x2 dx=2arcsen⁡x2−x24−x2+C\displaystyle \int \frac{x^2}{\sqrt{4 - x^2}}\,dx = 2\operatorname{arcsen}\frac{x}{2} - \frac{x}{2}\sqrt{4 - x^2} + C