Intégrale de $$$12 int_{0}^{6} \sqrt{36 - x^{2}}$$$ par rapport à $$$x$$$

Déterminez $$$\int 12 int_{0}^{6} \sqrt{36 - x^{2}}\, dx$$$.

Appliquez la règle du facteur constant $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ avec $$$c=12 int_{0}^{6}$$$ et $$$f{\left(x \right)} = \sqrt{36 - x^{2}}$$$ :

$${\color{red}{\int{12 int_{0}^{6} \sqrt{36 - x^{2}} d x}}} = {\color{red}{\left(12 int_{0}^{6} \int{\sqrt{36 - x^{2}} d x}\right)}}$$

Soit $$$x=6 \sin{\left(u \right)}$$$.

Alors $$$dx=\left(6 \sin{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = 6 \cos{\left(u \right)} du$$$ (les étapes peuvent être vues »).

De plus, il s'ensuit que $$$u=\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)}$$$.

Ainsi,

$$$\sqrt{36 - x^{2}} = \sqrt{36 - 36 \sin^{2}{\left( u \right)}}$$$

Utilisez l'identité $$$1 - \sin^{2}{\left( u \right)} = \cos^{2}{\left( u \right)}$$$ :

$$$\sqrt{36 - 36 \sin^{2}{\left( u \right)}}=6 \sqrt{1 - \sin^{2}{\left( u \right)}}=6 \sqrt{\cos^{2}{\left( u \right)}}$$$

En supposant que $$$\cos{\left( u \right)} \ge 0$$$, nous obtenons ce qui suit :

$$$6 \sqrt{\cos^{2}{\left( u \right)}} = 6 \cos{\left( u \right)}$$$

L’intégrale peut se réécrire sous la forme

$$12 int_{0}^{6} {\color{red}{\int{\sqrt{36 - x^{2}} d x}}} = 12 int_{0}^{6} {\color{red}{\int{36 \cos^{2}{\left(u \right)} d u}}}$$

Appliquez la règle du facteur constant $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ avec $$$c=36$$$ et $$$f{\left(u \right)} = \cos^{2}{\left(u \right)}$$$ :

$$12 int_{0}^{6} {\color{red}{\int{36 \cos^{2}{\left(u \right)} d u}}} = 12 int_{0}^{6} {\color{red}{\left(36 \int{\cos^{2}{\left(u \right)} d u}\right)}}$$

Appliquer la formule de réduction de puissance $$$\cos^{2}{\left(\alpha \right)} = \frac{\cos{\left(2 \alpha \right)}}{2} + \frac{1}{2}$$$ avec $$$\alpha= u $$$:

$$432 int_{0}^{6} {\color{red}{\int{\cos^{2}{\left(u \right)} d u}}} = 432 int_{0}^{6} {\color{red}{\int{\left(\frac{\cos{\left(2 u \right)}}{2} + \frac{1}{2}\right)d u}}}$$

Appliquez la règle du facteur constant $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ avec $$$c=\frac{1}{2}$$$ et $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(2 u \right)} + 1$$$ :

$$432 int_{0}^{6} {\color{red}{\int{\left(\frac{\cos{\left(2 u \right)}}{2} + \frac{1}{2}\right)d u}}} = 432 int_{0}^{6} {\color{red}{\left(\frac{\int{\left(\cos{\left(2 u \right)} + 1\right)d u}}{2}\right)}}$$

Intégrez terme à terme:

$$216 int_{0}^{6} {\color{red}{\int{\left(\cos{\left(2 u \right)} + 1\right)d u}}} = 216 int_{0}^{6} {\color{red}{\left(\int{1 d u} + \int{\cos{\left(2 u \right)} d u}\right)}}$$

Appliquez la règle de la constante $$$\int c\, du = c u$$$ avec $$$c=1$$$:

$$216 int_{0}^{6} \left(\int{\cos{\left(2 u \right)} d u} + {\color{red}{\int{1 d u}}}\right) = 216 int_{0}^{6} \left(\int{\cos{\left(2 u \right)} d u} + {\color{red}{u}}\right)$$

Soit $$$v=2 u$$$.

Alors $$$dv=\left(2 u\right)^{\prime }du = 2 du$$$ (les étapes peuvent être vues »), et nous obtenons $$$du = \frac{dv}{2}$$$.

Ainsi,

$$216 int_{0}^{6} \left(u + {\color{red}{\int{\cos{\left(2 u \right)} d u}}}\right) = 216 int_{0}^{6} \left(u + {\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(v \right)}}{2} d v}}}\right)$$

Appliquez la règle du facteur constant $$$\int c f{\left(v \right)}\, dv = c \int f{\left(v \right)}\, dv$$$ avec $$$c=\frac{1}{2}$$$ et $$$f{\left(v \right)} = \cos{\left(v \right)}$$$ :

$$216 int_{0}^{6} \left(u + {\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(v \right)}}{2} d v}}}\right) = 216 int_{0}^{6} \left(u + {\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(v \right)} d v}}{2}\right)}}\right)$$

L’intégrale du cosinus est $$$\int{\cos{\left(v \right)} d v} = \sin{\left(v \right)}$$$ :

$$216 int_{0}^{6} \left(u + \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(v \right)} d v}}}}{2}\right) = 216 int_{0}^{6} \left(u + \frac{{\color{red}{\sin{\left(v \right)}}}}{2}\right)$$

Rappelons que $$$v=2 u$$$ :

$$216 int_{0}^{6} \left(u + \frac{\sin{\left({\color{red}{v}} \right)}}{2}\right) = 216 int_{0}^{6} \left(u + \frac{\sin{\left({\color{red}{\left(2 u\right)}} \right)}}{2}\right)$$

Rappelons que $$$u=\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)}$$$ :

$$216 int_{0}^{6} \left(\frac{\sin{\left(2 {\color{red}{u}} \right)}}{2} + {\color{red}{u}}\right) = 216 int_{0}^{6} \left(\frac{\sin{\left(2 {\color{red}{\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)}}} \right)}}{2} + {\color{red}{\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)}}}\right)$$

Par conséquent,

$$\int{12 int_{0}^{6} \sqrt{36 - x^{2}} d x} = 216 int_{0}^{6} \left(\frac{\sin{\left(2 \operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)} \right)}}{2} + \operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)}\right)$$

En utilisant les formules $$$\sin{\left(2 \operatorname{asin}{\left(\alpha \right)} \right)} = 2 \alpha \sqrt{1 - \alpha^{2}}$$$, $$$\sin{\left(2 \operatorname{acos}{\left(\alpha \right)} \right)} = 2 \alpha \sqrt{1 - \alpha^{2}}$$$, $$$\cos{\left(2 \operatorname{asin}{\left(\alpha \right)} \right)} = 1 - 2 \alpha^{2}$$$, $$$\cos{\left(2 \operatorname{acos}{\left(\alpha \right)} \right)} = 2 \alpha^{2} - 1$$$, $$$\sinh{\left(2 \operatorname{asinh}{\left(\alpha \right)} \right)} = 2 \alpha \sqrt{\alpha^{2} + 1}$$$, $$$\sinh{\left(2 \operatorname{acosh}{\left(\alpha \right)} \right)} = 2 \alpha \sqrt{\alpha - 1} \sqrt{\alpha + 1}$$$, $$$\cosh{\left(2 \operatorname{asinh}{\left(\alpha \right)} \right)} = 2 \alpha^{2} + 1$$$, $$$\cosh{\left(2 \operatorname{acosh}{\left(\alpha \right)} \right)} = 2 \alpha^{2} - 1$$$, simplifiez l'expression :

$$\int{12 int_{0}^{6} \sqrt{36 - x^{2}} d x} = 216 int_{0}^{6} \left(\frac{x \sqrt{1 - \frac{x^{2}}{36}}}{6} + \operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)}\right)$$

Simplifier davantage :

$$\int{12 int_{0}^{6} \sqrt{36 - x^{2}} d x} = 6 int_{0}^{6} \left(x \sqrt{36 - x^{2}} + 36 \operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)}\right)$$

Ajouter la constante d'intégration :

$$\int{12 int_{0}^{6} \sqrt{36 - x^{2}} d x} = 6 int_{0}^{6} \left(x \sqrt{36 - x^{2}} + 36 \operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)}\right)+C$$

$$$\int 12 int_{0}^{6} \sqrt{36 - x^{2}}\, dx = 6 int_{0}^{6} \left(x \sqrt{36 - x^{2}} + 36 \operatorname{asin}{\left(\frac{x}{6} \right)}\right) + C$$$A