Integral de $$$\frac{1}{x^{2} \sqrt{64 - x^{2}}}$$$
Calculadora relacionada: Calculadora de Integrais Definidas e Impróprias
Sua entrada
Encontre $$$\int \frac{1}{x^{2} \sqrt{64 - x^{2}}}\, dx$$$.
Solução
Seja $$$x=8 \sin{\left(u \right)}$$$.
Então $$$dx=\left(8 \sin{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = 8 \cos{\left(u \right)} du$$$ (os passos podem ser vistos »).
Além disso, segue-se que $$$u=\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{8} \right)}$$$.
Logo,
$$$\frac{1}{x^{2} \sqrt{64 - x^{2}}} = \frac{1}{64 \sqrt{64 - 64 \sin^{2}{\left( u \right)}} \sin^{2}{\left( u \right)}}$$$
Use a identidade $$$1 - \sin^{2}{\left( u \right)} = \cos^{2}{\left( u \right)}$$$:
$$$\frac{1}{64 \sqrt{64 - 64 \sin^{2}{\left( u \right)}} \sin^{2}{\left( u \right)}}=\frac{1}{512 \sqrt{1 - \sin^{2}{\left( u \right)}} \sin^{2}{\left( u \right)}}=\frac{1}{512 \sqrt{\cos^{2}{\left( u \right)}} \sin^{2}{\left( u \right)}}$$$
Supondo que $$$\cos{\left( u \right)} \ge 0$$$, obtemos o seguinte:
$$$\frac{1}{512 \sqrt{\cos^{2}{\left( u \right)}} \sin^{2}{\left( u \right)}} = \frac{1}{512 \sin^{2}{\left( u \right)} \cos{\left( u \right)}}$$$
A integral torna-se
$${\color{red}{\int{\frac{1}{x^{2} \sqrt{64 - x^{2}}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{64 \sin^{2}{\left(u \right)}} d u}}}$$
Aplique a regra do múltiplo constante $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ usando $$$c=\frac{1}{64}$$$ e $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{\sin^{2}{\left(u \right)}}$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{1}{64 \sin^{2}{\left(u \right)}} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{\sin^{2}{\left(u \right)}} d u}}{64}\right)}}$$
Reescreva o integrando em termos da cossecante:
$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{\sin^{2}{\left(u \right)}} d u}}}}{64} = \frac{{\color{red}{\int{\csc^{2}{\left(u \right)} d u}}}}{64}$$
A integral de $$$\csc^{2}{\left(u \right)}$$$ é $$$\int{\csc^{2}{\left(u \right)} d u} = - \cot{\left(u \right)}$$$:
$$\frac{{\color{red}{\int{\csc^{2}{\left(u \right)} d u}}}}{64} = \frac{{\color{red}{\left(- \cot{\left(u \right)}\right)}}}{64}$$
Recorde que $$$u=\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{8} \right)}$$$:
$$- \frac{\cot{\left({\color{red}{u}} \right)}}{64} = - \frac{\cot{\left({\color{red}{\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{8} \right)}}} \right)}}{64}$$
Portanto,
$$\int{\frac{1}{x^{2} \sqrt{64 - x^{2}}} d x} = - \frac{\sqrt{1 - \frac{x^{2}}{64}}}{8 x}$$
Simplifique:
$$\int{\frac{1}{x^{2} \sqrt{64 - x^{2}}} d x} = - \frac{\sqrt{64 - x^{2}}}{64 x}$$
Adicione a constante de integração:
$$\int{\frac{1}{x^{2} \sqrt{64 - x^{2}}} d x} = - \frac{\sqrt{64 - x^{2}}}{64 x}+C$$
Resposta
$$$\int \frac{1}{x^{2} \sqrt{64 - x^{2}}}\, dx = - \frac{\sqrt{64 - x^{2}}}{64 x} + C$$$A