Grile de Primitive — Clasa a 12-a

300 întrebări cu variante de răspuns • Analiza Matematica

Teorie Primitive — Formule si exemple rezolvate

Probleme de Primitive

295 exerciții cu rezolvare pas cu pas

→
Greu#1
Fie FF o primitivă a funcției f:(0,∞)→Rf: (0, \infty) \to \mathbb{R}, f(x)=1x1+ln⁡2x(ln⁡x+1+ln⁡2x)f(x) = \frac{1}{x \sqrt{1 + \ln^2 x} (\ln x + \sqrt{1+\ln^2 x})}. Dacă F(1)=0F(1) = 0, atunci F(e)F(e) este egal cu:
A) 2−22-\sqrt{2}
B) 2−1\sqrt{2}-1
C) 12\frac{1}{\sqrt{2}}
D) ln⁡(1+2)\ln(1+\sqrt{2})

Explicație

Se face substituția t=ln⁡xt = \ln x, deci dt=dxxdt = \frac{dx}{x}. Atunci f(x)dx=dt1+t2(t+1+t2)f(x)dx = \frac{dt}{\sqrt{1+t^2}(t+\sqrt{1+t^2})}. Se notează u=t+1+t2u = t + \sqrt{1+t^2}. Se calculează du=(1+t1+t2)dt=1+t2+t1+t2dt=u1+t2dtdu = \left(1+\frac{t}{\sqrt{1+t^2}}\right)dt = \frac{\sqrt{1+t^2}+t}{\sqrt{1+t^2}} dt = \frac{u}{\sqrt{1+t^2}} dt, deci dt1+t2=duu\frac{dt}{\sqrt{1+t^2}} = \frac{du}{u}. Atunci f(x)dx=dt1+t2⋅1t+1+t2=duu⋅1u=duu2f(x)dx = \frac{dt}{\sqrt{1+t^2}} \cdot \frac{1}{t+\sqrt{1+t^2}} = \frac{du}{u} \cdot \frac{1}{u} = \frac{du}{u^2}. Prin urmare, F(x)=∫duu2=−1u+C=−1ln⁡x+1+ln⁡2x+CF(x) = \int \frac{du}{u^2} = -\frac{1}{u} + C = -\frac{1}{\ln x + \sqrt{1+\ln^2 x}} + C. Din F(1)=0F(1)=0, avem ln⁡1=0\ln 1=0, 1+0=1\sqrt{1+0}=1, deci u=1u=1, 0=−1+C⇒C=10 = -1 + C \Rightarrow C=1. Astfel F(x)=1−1ln⁡x+1+ln⁡2xF(x)=1-\frac{1}{\ln x+\sqrt{1+\ln^2 x}}. Pentru x=ex=e, ln⁡e=1\ln e=1, 1+1=2\sqrt{1+1}=\sqrt{2}, deci F(e)=1−11+2=1−2−1(1+2)(2−1)=1−(2−1)=2−2F(e)=1-\frac{1}{1+\sqrt{2}} = 1-\frac{\sqrt{2}-1}{(1+\sqrt{2})(\sqrt{2}-1)} = 1-(\sqrt{2}-1)=2-\sqrt{2}.
Greu#2
Determinați o primitivă a funcției f(x)=ex(x−1)2(x2+1)2f(x) = \dfrac{e^x (x-1)^2}{(x^2+1)^2}.
A) exx2+1+C\dfrac{e^x}{x^2+1} + C
B) ex(x2+1)2+C\dfrac{e^x}{(x^2+1)^2} + C
C) ex(x2−1)x2+1+C\dfrac{e^x (x^2-1)}{x^2+1} + C
D) exarctan⁡(x)+Ce^x \arctan(x) + C

Explicație

Se observă că funcția ff este de forma f(x)=ex(x−1)2(x2+1)2f(x) = \frac{e^x (x-1)^2}{(x^2+1)^2}. Derivând funcția F(x)=exx2+1F(x) = \frac{e^x}{x^2+1}, obținem: F′(x)=ex(x2+1)−ex⋅2x(x2+1)2=ex(x2+1−2x)(x2+1)2=ex(x−1)2(x2+1)2=f(x).F'(x) = \frac{e^x(x^2+1) - e^x \cdot 2x}{(x^2+1)^2} = \frac{e^x(x^2+1-2x)}{(x^2+1)^2} = \frac{e^x(x-1)^2}{(x^2+1)^2} = f(x). Prin urmare, o primitivă a lui ff este F(x)=exx2+1+CF(x) = \frac{e^x}{x^2+1} + C. Alternativ, se poate verifica prin derivare fiecare variantă.
Greu#3
Determinați o primitivă a funcției f(x)=x2+1x4+1f(x) = \dfrac{x^2+1}{x^4+1}.
A) 12arctan⁡(x2−12x)+C\dfrac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left( \dfrac{x^2-1}{\sqrt{2}x} \right) + C
B) 12arctan⁡(x2−1x)+C\dfrac{1}{2} \arctan\left( \dfrac{x^2-1}{x} \right) + C
C) 12arctan⁡(x2−12)+C\dfrac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left( \dfrac{x^2-1}{\sqrt{2}} \right) + C
D) 12ln⁡∣x2−2x+1x2+2x+1∣+C\dfrac{1}{2} \ln\left| \dfrac{x^2-\sqrt{2}x+1}{x^2+\sqrt{2}x+1} \right| + C

Explicație

Observăm că putem scrie: [ f(x) = \frac{x^2+1}{x^4+1} = \frac{1+\frac{1}{x^2}}{x^2+\frac{1}{x^2}} = \frac{1+\frac{1}{x^2}}{\left(x-\frac{1}{x}\right)^2+2}. ] Considerăm substituția t=x−1xt = x - \frac{1}{x}, de unde dt=(1+1x2)dxdt = \left(1+\frac{1}{x^2}\right) dx. Atunci: [ \int f(x) , dx = \int \frac{dt}{t^2+2} = \frac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left( \frac{t}{\sqrt{2}} \right) + C = \frac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left( \frac{x-\frac{1}{x}}{\sqrt{2}} \right) + C = \frac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left( \frac{x^2-1}{\sqrt{2}x} \right) + C. ] Verificare: Derivând funcția din varianta A se obține exact f(x)f(x).
Greu#4
Să se determine o primitivă a funcției f:(0,∞)→Rf: (0, \infty) \to \mathbb{R}, f(x)=x2−1x4+3x2+1f(x) = \dfrac{x^2 - 1}{x^4 + 3x^2 + 1}.
A) arctg⁡(x2−1)+C\arctg(x^2 - 1) + C
B) 12ln⁡(x4+3x2+1)+C\dfrac{1}{2} \ln(x^4 + 3x^2 + 1) + C
C) arctg⁡(x+1x)+C\arctg\left(x + \dfrac{1}{x}\right) + C
D) 15arctg⁡(x2+15)+C\dfrac{1}{\sqrt{5}} \arctg\left(\dfrac{x^2+1}{\sqrt{5}}\right) + C

Explicație

Se observă că se poate face substituția t=x+1xt = x + \frac{1}{x}, deoarece dt=(1−1x2)dxdt = \left(1 - \frac{1}{x^2}\right) dx. Scriem funcția sub forma: [ f(x) = \frac{x^2 - 1}{x^4 + 3x^2 + 1} = \frac{1 - \frac{1}{x^2}}{x^2 + 3 + \frac{1}{x^2}} = \frac{1 - \frac{1}{x^2}}{\left(x + \frac{1}{x}\right)^2 + 1}. ] Așadar, [ \int f(x) dx = \int \frac{1 - \frac{1}{x^2}}{\left(x + \frac{1}{x}\right)^2 + 1} dx = \int \frac{dt}{t^2 + 1} = \arctg t + C = \arctg\left(x + \frac{1}{x}\right) + C. ] Se verifică prin derivare: [ \frac{d}{dx} \arctg\left(x + \frac{1}{x}\right) = \frac{1}{1 + \left(x + \frac{1}{x}\right)^2} \cdot \left(1 - \frac{1}{x^2}\right) = \frac{1 - \frac{1}{x^2}}{1 + x^2 + 2 + \frac{1}{x^2}} = \frac{x^2 - 1}{x^4 + 3x^2 + 1}. ]
Greu#5
Determinați o primitivă a funcției f:R→Rf: \mathbb{R} \to \mathbb{R}, f(x)=x2+1x4+1f(x) = \frac{x^2+1}{x^4+1}.
A) 12arctan⁡(x2−12x)+C\frac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left(\frac{x^2-1}{\sqrt{2}x}\right) + C
B) 12arctan⁡(x2)+C\frac{1}{2} \arctan(x^2) + C
C) 12arctan⁡(x2+12x)+C\frac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left(\frac{x^2+1}{\sqrt{2}x}\right) + C
D) ln⁡∣x2+x4+1∣+C\ln\left|x^2+\sqrt{x^4+1}\right| + C

Explicație

  1. Se împarte numărătorul și numitorul cu x2x^2 (pentru x≠0x \neq 0): f(x)=1+1x2x2+1x2f(x) = \frac{1+\frac{1}{x^2}}{x^2+\frac{1}{x^2}}.\n2. Se observă că x2+1x2=(x−1x)2+2x^2+\frac{1}{x^2} = \left(x-\frac{1}{x}\right)^2 + 2.\n3. Se face substituția u=x−1xu = x - \frac{1}{x}, cu du=(1+1x2)dxdu = \left(1+\frac{1}{x^2}\right)dx.\n4. Integrala devine ∫duu2+2\int \frac{du}{u^2+2}.\n5. ∫duu2+2=12arctan⁡(u2)+C\int \frac{du}{u^2+2} = \frac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left(\frac{u}{\sqrt{2}}\right) + C.\n6. Revenind la variabila xx: 12arctan⁡(x−1x2)+C=12arctan⁡(x2−12x)+C\frac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left(\frac{x-\frac{1}{x}}{\sqrt{2}}\right) + C = \frac{1}{\sqrt{2}} \arctan\left(\frac{x^2-1}{\sqrt{2}x}\right) + C.\n7. Pentru x=0x=0, expresia este definită prin limită, iar constanta CC poate fi aleasă astfel încât primitiva să fie definită pe R\mathbb{R}.
Greu#6
Să se calculeze ∫sin⁡xsin⁡x+cos⁡x dx\displaystyle \int \frac{\sin x}{\sin x + \cos x} \, dx.
A) 12(x+ln⁡∣sin⁡x+cos⁡x∣)+C\displaystyle \frac{1}{2}\bigl(x + \ln|\sin x + \cos x|\bigr) + C
B) 12(x−ln⁡∣sin⁡x+cos⁡x∣)+C\displaystyle \frac{1}{2}\bigl(x - \ln|\sin x + \cos x|\bigr) + C
C) x−ln⁡∣sin⁡x+cos⁡x∣+C\displaystyle x - \ln|\sin x + \cos x| + C
D) ln⁡∣sin⁡x+cos⁡x∣−x+C\displaystyle \ln|\sin x + \cos x| - x + C

Explicație

Considerăm integralele I=∫sin⁡xsin⁡x+cos⁡xdxI = \int \frac{\sin x}{\sin x + \cos x} dx și J=∫cos⁡xsin⁡x+cos⁡xdxJ = \int \frac{\cos x}{\sin x + \cos x} dx. Atunci I+J=∫sin⁡x+cos⁡xsin⁡x+cos⁡xdx=∫1 dx=x+C1I+J = \int \frac{\sin x + \cos x}{\sin x + \cos x} dx = \int 1 \, dx = x + C_1. Pentru I−JI-J, observăm că I−J=∫sin⁡x−cos⁡xsin⁡x+cos⁡xdxI-J = \int \frac{\sin x - \cos x}{\sin x + \cos x} dx. Notăm u=sin⁡x+cos⁡xu = \sin x + \cos x, atunci du=(cos⁡x−sin⁡x)dx=−(sin⁡x−cos⁡x)dxdu = (\cos x - \sin x) dx = -(\sin x - \cos x) dx, deci (sin⁡x−cos⁡x)dx=−du(\sin x - \cos x) dx = -du. Înlocuind, obținem I−J=∫−duu=−ln⁡∣u∣+C2=−ln⁡∣sin⁡x+cos⁡x∣+C2I-J = \int \frac{-du}{u} = -\ln|u| + C_2 = -\ln|\sin x + \cos x| + C_2. Din cele două relații, avem I=(I+J)+(I−J)2=12(x−ln⁡∣sin⁡x+cos⁡x∣)+CI = \frac{(I+J)+(I-J)}{2} = \frac{1}{2}\left(x - \ln|\sin x + \cos x|\right) + C, unde C=C1+C22C = \frac{C_1+C_2}{2} este constanta de integrare.
Greu#7
Fie F:R→RF:\mathbb{R}\to\mathbb{R} o primitivă a funcției f(x)=e2xsin⁡(3x)f(x)=e^{2x}\sin(3x). Dacă F(0)=2F(0)=2, atunci F(π6)F\left(\frac{\pi}{6}\right) este egală cu:
A) 2eπ3+2913\dfrac{2e^{\frac{\pi}{3}}+29}{13}
B) 2eπ3−313\dfrac{2e^{\frac{\pi}{3}}-3}{13}
C) 2eπ3+2313\dfrac{2e^{\frac{\pi}{3}}+23}{13}
D) 2eπ3+2613\dfrac{2e^{\frac{\pi}{3}}+26}{13}

Explicație

  1. Se determină o primitivă a funcției f(x)=e2xsin⁡(3x)f(x)=e^{2x}\sin(3x) folosind formula de integrare pentru funcții de forma eaxsin⁡(bx)e^{ax}\sin(bx) sau integrând de două ori prin părți.
  2. Obținem ∫e2xsin⁡(3x)dx=e2x(2sin⁡(3x)−3cos⁡(3x))13+C\int e^{2x}\sin(3x) dx = \dfrac{e^{2x}(2\sin(3x)-3\cos(3x))}{13} + C.
  3. Folosind condiția F(0)=2F(0)=2, avem F(0)=e0(2sin⁡0−3cos⁡0)13+C=−313+C=2F(0)=\dfrac{e^0(2\sin 0 - 3\cos 0)}{13} + C = \dfrac{-3}{13} + C = 2, deci C=2+313=2913C = 2 + \frac{3}{13} = \frac{29}{13}.
  4. Atunci F(x)=e2x(2sin⁡(3x)−3cos⁡(3x))13+2913F(x) = \dfrac{e^{2x}(2\sin(3x)-3\cos(3x))}{13} + \frac{29}{13}.
  5. Calculăm F(π6)F\left(\frac{\pi}{6}\right): sin⁡(3⋅π6)=sin⁡π2=1\sin\left(3\cdot\frac{\pi}{6}\right)=\sin\frac{\pi}{2}=1, cos⁡(3⋅π6)=cos⁡π2=0\cos\left(3\cdot\frac{\pi}{6}\right)=\cos\frac{\pi}{2}=0, e2⋅π6=eπ3e^{2\cdot\frac{\pi}{6}}=e^{\frac{\pi}{3}}.
  6. Înlocuind: F(π6)=eπ3(2⋅1−3⋅0)13+2913=2eπ313+2913=2eπ3+2913F\left(\frac{\pi}{6}\right)=\dfrac{e^{\frac{\pi}{3}}(2\cdot 1 - 3\cdot 0)}{13} + \frac{29}{13} = \dfrac{2e^{\frac{\pi}{3}}}{13} + \frac{29}{13} = \dfrac{2e^{\frac{\pi}{3}}+29}{13}.
Greu#8
Fie f:R→Rf: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} o funcție continuă cu proprietatea că ∫0xf(t) dt=x2+f(x)\int_0^x f(t)\, dt = x^2 + f(x), pentru orice x∈Rx \in \mathbb{R}. Dacă FF este o primitivă a lui ff astfel încât F(0)=2F(0)=2, atunci F(x)F(x) este:
A) F(x)=x2+2x−2ex+4F(x) = x^2 + 2x - 2e^{x} + 4
B) F(x)=x2+2x+2ex+2F(x) = x^2 + 2x + 2e^{x} + 2
C) F(x)=x2+2x−2ex+2F(x) = x^2 + 2x - 2e^{x} + 2
D) F(x)=x2+2x+2ex+4F(x) = x^2 + 2x + 2e^{x} + 4

Explicație

  1. Derivăm ambii membri ai egalității ∫0xf(t) dt=x2+f(x)\int_0^x f(t)\, dt = x^2 + f(x) în raport cu xx și obținem f(x)=2x+f′(x)f(x) = 2x + f'(x).
  2. Rearanjăm: f′(x)−f(x)=−2xf'(x) - f(x) = -2x. Aceasta este o ecuație diferențială liniară de ordinul I. Factorul integrant este e−xe^{-x}.
  3. Înmulțim: e−xf′(x)−e−xf(x)=−2xe−xe^{-x} f'(x) - e^{-x} f(x) = -2x e^{-x}, adică (e−xf(x))′=−2xe−x\left( e^{-x} f(x) \right)' = -2x e^{-x}.
  4. Integrăm: e−xf(x)=∫−2xe−x dxe^{-x} f(x) = \int -2x e^{-x}\, dx. Calculăm integrala prin părți: ∫−2xe−x dx=2xe−x+2e−x+C\int -2x e^{-x}\, dx = 2x e^{-x} + 2e^{-x} + C. Deci e−xf(x)=2xe−x+2e−x+Ce^{-x} f(x) = 2x e^{-x} + 2e^{-x} + C.
  5. Înmulțim cu exe^{x}: f(x)=2x+2+Cexf(x) = 2x + 2 + C e^{x}.
  6. Determinăm CC din condiția inițială: pentru x=0x=0, ecuația originală dă ∫00f(t) dt=0=02+f(0)⇒f(0)=0\int_0^0 f(t)\, dt = 0 = 0^2 + f(0) \Rightarrow f(0)=0. Substituim: f(0)=2⋅0+2+Ce0=2+C=0⇒C=−2f(0)=2\cdot 0 + 2 + C e^0 = 2+C = 0 \Rightarrow C = -2.
  7. Deci f(x)=2x+2−2exf(x) = 2x + 2 - 2e^{x}.
  8. O primitivă generală a lui ff este F(x)=∫f(x) dx=∫(2x+2−2ex) dx=x2+2x−2ex+KF(x) = \int f(x)\, dx = \int (2x + 2 - 2e^{x})\, dx = x^2 + 2x - 2e^{x} + K.
  9. Impunem F(0)=2F(0)=2: F(0)=02+2⋅0−2e0+K=−2+K=2⇒K=4F(0)=0^2 + 2\cdot 0 - 2e^{0} + K = -2 + K = 2 \Rightarrow K=4.
  10. Prin urmare, F(x)=x2+2x−2ex+4F(x) = x^2 + 2x - 2e^{x} + 4.
Greu#9
Fie f:R→Rf: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} o funcție continuă astfel încât pentru orice x∈Rx \in \mathbb{R} are loc egalitatea ∫01f(tx) dt=x2+3x\int_0^1 f(tx) \, dt = x^2 + 3x. Valoarea lui f(2)f(2) este:
A) 10
B) 16
C) 24
D) 30

Explicație

  1. Pentru x≠0x \neq 0 se face schimbarea de variabilă u=txu = tx, deci du=x dtdu = x \, dt și dt=duxdt = \frac{du}{x}. Atunci ∫01f(tx) dt=∫0xf(u)⋅1x du=1x∫0xf(u) du\int_0^1 f(tx) \, dt = \int_0^x f(u) \cdot \frac{1}{x} \, du = \frac{1}{x} \int_0^x f(u) \, du. \ 2. Din ipoteză, 1x∫0xf(u) du=x2+3x\frac{1}{x} \int_0^x f(u) \, du = x^2 + 3x, deci ∫0xf(u) du=x3+3x2\int_0^x f(u) \, du = x^3 + 3x^2 (pentru x≠0x \neq 0). \ 3. Derivăm în raport cu xx ambii membri. Conform teoremei fundamentale a calculului integral, derivata funcției F(x)=∫0xf(u) duF(x) = \int_0^x f(u) \, du este F′(x)=f(x)F'(x) = f(x). Astfel, f(x)=3x2+6xf(x) = 3x^2 + 6x. \ 4. Pentru x=0x = 0, din ipoteză avem ∫01f(0) dt=f(0)=0\int_0^1 f(0) \, dt = f(0) = 0, iar din expresia obținută f(0)=0f(0) = 0, deci este consistent. \ 5. Atunci f(2)=3⋅22+6⋅2=3⋅4+12=12+12=24f(2) = 3 \cdot 2^2 + 6 \cdot 2 = 3 \cdot 4 + 12 = 12 + 12 = 24.
Greu#10
Fie funcția f(x)=1x2+2x+5f(x) = \frac{1}{\sqrt{x^2+2x+5}}. Determinați primitiva FF a lui ff pentru care F(−1)=0F(-1)=0. Care este valoarea lui F(0)F(0)?
A) ln⁡(1+52)\ln\left( \frac{1+\sqrt{5}}{2} \right)
B) ln⁡(5−12)\ln\left( \frac{\sqrt{5}-1}{2} \right)
C) ln⁡(21+5)\ln\left( \frac{2}{1+\sqrt{5}} \right)
D) ln⁡(1+54)\ln\left( \frac{1+\sqrt{5}}{4} \right)

Explicație

  1. Se completează pătratul: x2+2x+5=(x+1)2+4x^2+2x+5 = (x+1)^2+4.
  2. Integrala nedefinită: ∫dxx2+2x+5=∫dx(x+1)2+4\int \frac{dx}{\sqrt{x^2+2x+5}} = \int \frac{dx}{\sqrt{(x+1)^2+4}}.
  3. Se folosește formula: ∫duu2+a2=ln⁡(u+u2+a2)+C\int \frac{du}{\sqrt{u^2+a^2}} = \ln\left( u+ \sqrt{u^2+a^2} \right) + C, cu u=x+1u=x+1, a=2a=2.
  4. O primitivă generală este F(x)=ln⁡(x+1+x2+2x+5)+CF(x) = \ln\left( x+1+ \sqrt{x^2+2x+5} \right) + C.
  5. Condiția F(−1)=0F(-1)=0: ln⁡(−1+1+(−1)2+2(−1)+5)+C=ln⁡(4)+C=ln⁡2+C=0⇒C=−ln⁡2\ln\left( -1+1+ \sqrt{(-1)^2+2(-1)+5} \right) + C = \ln\left( \sqrt{4} \right) + C = \ln 2 + C = 0 \Rightarrow C = -\ln 2.
  6. Atunci F(x)=ln⁡(x+1+x2+2x+5)−ln⁡2=ln⁡(x+1+x2+2x+52)F(x) = \ln\left( x+1+ \sqrt{x^2+2x+5} \right) - \ln 2 = \ln\left( \frac{x+1+ \sqrt{x^2+2x+5}}{2} \right).
  7. Pentru x=0x=0: F(0)=ln⁡(0+1+0+0+52)=ln⁡(1+52)F(0) = \ln\left( \frac{0+1+ \sqrt{0+0+5}}{2} \right) = \ln\left( \frac{1+\sqrt{5}}{2} \right). Alternativ, se poate calcula direct: F(0)=∫−10f(x)dx=∫−10dx(x+1)2+4=ln⁡(x+1+x2+2x+5)∣−10=ln⁡(1+5)−ln⁡2=ln⁡(1+52)F(0) = \int_{-1}^{0} f(x) dx = \int_{-1}^{0} \frac{dx}{\sqrt{(x+1)^2+4}} = \ln\left( x+1+ \sqrt{x^2+2x+5} \right) \big|_{-1}^{0} = \ln(1+\sqrt{5}) - \ln 2 = \ln\left( \frac{1+\sqrt{5}}{2} \right).
Greu#11
Să se calculeze ∫0πxsin⁡x1+cos⁡2x dx\displaystyle \int_{0}^{\pi} \frac{x \sin x}{1+\cos^2 x} \, dx.
A) π28\dfrac{\pi^2}{8}
B) π24\dfrac{\pi^2}{4}
C) π22\dfrac{\pi^2}{2}
D) π2\pi^2

Explicație

Fie I=∫0πxsin⁡x1+cos⁡2x dxI = \int_{0}^{\pi} \frac{x \sin x}{1+\cos^2 x} \, dx. Aplicăm substituția x=π−tx = \pi - t, dx=−dtdx = -dt. Atunci I=∫π0(π−t)sin⁡(π−t)1+cos⁡2(π−t)(−dt)=∫0π(π−t)sin⁡t1+cos⁡2t dt=π∫0πsin⁡t1+cos⁡2t dt−∫0πtsin⁡t1+cos⁡2t dt=πJ−II = \int_{\pi}^{0} \frac{(\pi - t) \sin(\pi-t)}{1+\cos^2(\pi-t)} (-dt) = \int_{0}^{\pi} \frac{(\pi - t) \sin t}{1+\cos^2 t} \, dt = \pi \int_{0}^{\pi} \frac{\sin t}{1+\cos^2 t} \, dt - \int_{0}^{\pi} \frac{t \sin t}{1+\cos^2 t} \, dt = \pi J - I, unde J=∫0πsin⁡t1+cos⁡2t dtJ = \int_{0}^{\pi} \frac{\sin t}{1+\cos^2 t} \, dt. Obținem 2I=πJ2I = \pi J. Calculăm JJ: cu substituția u=cos⁡tu = \cos t, du=−sin⁡t dtdu = -\sin t \, dt, limitele devin u(0)=1u(0)=1, u(π)=−1u(\pi)=-1. J=∫1−1−du1+u2=∫−11du1+u2=arctan⁡u∣−11=arctan⁡(1)−arctan⁡(−1)=π4−(−π4)=π2J = \int_{1}^{-1} \frac{-du}{1+u^2} = \int_{-1}^{1} \frac{du}{1+u^2} = \arctan u \Big|_{-1}^{1} = \arctan(1) - \arctan(-1) = \frac{\pi}{4} - \left(-\frac{\pi}{4}\right) = \frac{\pi}{2}. Atunci 2I=π⋅π2=π222I = \pi \cdot \frac{\pi}{2} = \frac{\pi^2}{2}, deci I=π24I = \frac{\pi^2}{4}.
Greu#12
Fie F(x)=∫x1et2dtF(x) = \int_x^1 e^{t^2} dt. Să se calculeze ∫01F(x)dx\int_0^1 F(x) dx.
A) e−12\frac{e-1}{2}
B) e2−12\frac{e^2-1}{2}
C) 1−e2\frac{1-e}{2}
D) e−1e-1

Explicație

Se aplică integrarea prin părți: ∫01F(x)dx=xF(x)∣01−∫01xF′(x)dx\int_0^1 F(x) dx = xF(x)\big|_0^1 - \int_0^1 x F'(x) dx. \Derivăm F(x)F(x): F′(x)=ddx∫x1et2dt=−ex2F'(x) = \frac{d}{dx} \int_x^1 e^{t^2} dt = -e^{x^2} (derivata integralei cu limită inferioară variabilă). \Atunci ∫01F(x)dx=1⋅F(1)−0⋅F(0)−∫01x(−ex2)dx=F(1)+∫01xex2dx\int_0^1 F(x) dx = 1\cdot F(1) - 0\cdot F(0) - \int_0^1 x (-e^{x^2}) dx = F(1) + \int_0^1 x e^{x^2} dx. \Dar F(1)=∫11et2dt=0F(1) = \int_1^1 e^{t^2} dt = 0. \Așadar, ∫01F(x)dx=∫01xex2dx\int_0^1 F(x) dx = \int_0^1 x e^{x^2} dx. \Se face substituția u=x2u=x^2, du=2xdxdu=2x dx, deci ∫01xex2dx=12∫01eudu=12(e−1)\int_0^1 x e^{x^2} dx = \frac{1}{2} \int_0^1 e^u du = \frac{1}{2} (e-1). \Deci rezultatul este e−12\frac{e-1}{2}.

Și alte 288 grile disponibile după înregistrare.

57 zile până la BAC

Pregătește-te la Primitive cu AI

Accesează toate cele 300 probleme de Primitive cu rezolvări complete pas cu pas și corectare automată AI.

Vreau evaluare AI pe soluția mea

50 credite gratuite la înregistrare. Fără card, fără obligații.