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Ejercicios de Cálculo
← 6.6 Sustitución trigonométrica

Integral de x³/√(1 − x²)

Tema
6. Integrales › 6.6 Sustitución trigonométrica
Dificultad
Intermedio
Método
Sustitución x = sen θ y potencia impar del seno

Calcula ∫x31−x2 dx\displaystyle \int \frac{x^3}{\sqrt{1 - x^2}}\,dx, para ∣x∣<1|x| < 1.

Ver solución
  1. x=sen⁡θx = \operatorname{sen}\theta, dx=cos⁡θ dθdx = \cos\theta\,d\theta y 1−x2=cos⁡θ\sqrt{1 - x^2} = \cos\theta. La integral queda ∫sen⁡3θ dθ\int \operatorname{sen}^3\theta\,d\theta.
  2. Potencia impar: sen⁡3θ=(1−cos⁡2θ)sen⁡θ\operatorname{sen}^3\theta = \left(1 - \cos^2\theta\right)\operatorname{sen}\theta. Con u=cos⁡θu = \cos\theta: −∫(1−u2)du=−cos⁡θ+cos⁡3θ3-\int\left(1 - u^2\right)du = -\cos\theta + \frac{\cos^3\theta}{3}.
  3. Regreso: cos⁡θ=1−x2\cos\theta = \sqrt{1 - x^2}.
  4. Resultado: −1−x2+(1−x2)3/23+C-\sqrt{1 - x^2} + \frac{\left(1 - x^2\right)^{3/2}}{3} + C, que también se escribe −131−x2(x2+2)+C-\frac{1}{3}\sqrt{1 - x^2}\left(x^2 + 2\right) + C.

Resultado final: ∫x31−x2 dx=−131−x2(x2+2)+C\displaystyle \int \frac{x^3}{\sqrt{1 - x^2}}\,dx = -\frac{1}{3}\sqrt{1 - x^2}\left(x^2 + 2\right) + C