Funktion $$$8 \tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)}$$$ integraali
Aiheeseen liittyvä laskin: Määrättyjen ja epäoleellisten integraalien laskin
Syötteesi
Määritä $$$\int 8 \tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)}\, dx$$$.
Ratkaisu
Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ käyttäen $$$c=8$$$ ja $$$f{\left(x \right)} = \tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)}$$$:
$${\color{red}{\int{8 \tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} d x}}} = {\color{red}{\left(8 \int{\tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} d x}\right)}}$$
Irrota yksi tangentti ja ilmaise kaikki muu sekantin funktiona käyttäen kaavaa $$$\tan^2\left(x \right)=\sec^2\left(x \right)-1$$$:
$$8 {\color{red}{\int{\tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} d x}}} = 8 {\color{red}{\int{\left(\sec^{2}{\left(x \right)} - 1\right) \tan{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} d x}}}$$
Olkoon $$$u=\sec{\left(x \right)}$$$.
Tällöin $$$du=\left(\sec{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx = \tan{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$\tan{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} dx = du$$$.
Integraali muuttuu muotoon
$$8 {\color{red}{\int{\left(\sec^{2}{\left(x \right)} - 1\right) \tan{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} d x}}} = 8 {\color{red}{\int{\left(u^{2} - 1\right)d u}}}$$
Integroi termi kerrallaan:
$$8 {\color{red}{\int{\left(u^{2} - 1\right)d u}}} = 8 {\color{red}{\left(- \int{1 d u} + \int{u^{2} d u}\right)}}$$
Sovella vakiosääntöä $$$\int c\, du = c u$$$ käyttäen $$$c=1$$$:
$$8 \int{u^{2} d u} - 8 {\color{red}{\int{1 d u}}} = 8 \int{u^{2} d u} - 8 {\color{red}{u}}$$
Sovella potenssisääntöä $$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ käyttäen $$$n=2$$$:
$$- 8 u + 8 {\color{red}{\int{u^{2} d u}}}=- 8 u + 8 {\color{red}{\frac{u^{1 + 2}}{1 + 2}}}=- 8 u + 8 {\color{red}{\left(\frac{u^{3}}{3}\right)}}$$
Muista, että $$$u=\sec{\left(x \right)}$$$:
$$- 8 {\color{red}{u}} + \frac{8 {\color{red}{u}}^{3}}{3} = - 8 {\color{red}{\sec{\left(x \right)}}} + \frac{8 {\color{red}{\sec{\left(x \right)}}}^{3}}{3}$$
Näin ollen,
$$\int{8 \tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} d x} = \frac{8 \sec^{3}{\left(x \right)}}{3} - 8 \sec{\left(x \right)}$$
Sievennä:
$$\int{8 \tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} d x} = \frac{8 \left(\sec^{2}{\left(x \right)} - 3\right) \sec{\left(x \right)}}{3}$$
Lisää integrointivakio:
$$\int{8 \tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} d x} = \frac{8 \left(\sec^{2}{\left(x \right)} - 3\right) \sec{\left(x \right)}}{3}+C$$
Vastaus
$$$\int 8 \tan^{3}{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)}\, dx = \frac{8 \left(\sec^{2}{\left(x \right)} - 3\right) \sec{\left(x \right)}}{3} + C$$$A