Integral de $$$\frac{1}{x \sqrt{25 - x^{2}}}$$$
Calculadora relacionada: Calculadora de Integrais Definidas e Impróprias
Sua entrada
Encontre $$$\int \frac{1}{x \sqrt{25 - x^{2}}}\, dx$$$.
Solução
Seja $$$u=\frac{1}{x}$$$.
Então $$$du=\left(\frac{1}{x}\right)^{\prime }dx = - \frac{1}{x^{2}} dx$$$ (veja os passos »), e obtemos $$$\frac{dx}{x^{2}} = - du$$$.
Assim,
$${\color{red}{\int{\frac{1}{x \sqrt{25 - x^{2}}} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{\sqrt{25 u^{2} - 1}}\right)d u}}}$$
Aplique a regra do múltiplo constante $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ usando $$$c=-1$$$ e $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{\sqrt{25 u^{2} - 1}}$$$:
$${\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{\sqrt{25 u^{2} - 1}}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \int{\frac{1}{\sqrt{25 u^{2} - 1}} d u}\right)}}$$
Seja $$$u=\frac{\cosh{\left(v \right)}}{5}$$$.
Então $$$du=\left(\frac{\cosh{\left(v \right)}}{5}\right)^{\prime }dv = \frac{\sinh{\left(v \right)}}{5} dv$$$ (os passos podem ser vistos »).
Além disso, segue-se que $$$v=\operatorname{acosh}{\left(5 u \right)}$$$.
Assim,
$$$\frac{1}{\sqrt{25 u ^{2} - 1}} = \frac{1}{\sqrt{\cosh^{2}{\left( v \right)} - 1}}$$$
Use a identidade $$$\cosh^{2}{\left( v \right)} - 1 = \sinh^{2}{\left( v \right)}$$$:
$$$\frac{1}{\sqrt{\cosh^{2}{\left( v \right)} - 1}}=\frac{1}{\sqrt{\sinh^{2}{\left( v \right)}}}$$$
Supondo que $$$\sinh{\left( v \right)} \ge 0$$$, obtemos o seguinte:
$$$\frac{1}{\sqrt{\sinh^{2}{\left( v \right)}}} = \frac{1}{\sinh{\left( v \right)}}$$$
Logo,
$$- {\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{25 u^{2} - 1}} d u}}} = - {\color{red}{\int{\frac{1}{5} d v}}}$$
Aplique a regra da constante $$$\int c\, dv = c v$$$ usando $$$c=\frac{1}{5}$$$:
$$- {\color{red}{\int{\frac{1}{5} d v}}} = - {\color{red}{\left(\frac{v}{5}\right)}}$$
Recorde que $$$v=\operatorname{acosh}{\left(5 u \right)}$$$:
$$- \frac{{\color{red}{v}}}{5} = - \frac{{\color{red}{\operatorname{acosh}{\left(5 u \right)}}}}{5}$$
Recorde que $$$u=\frac{1}{x}$$$:
$$- \frac{\operatorname{acosh}{\left(5 {\color{red}{u}} \right)}}{5} = - \frac{\operatorname{acosh}{\left(5 {\color{red}{\frac{1}{x}}} \right)}}{5}$$
Portanto,
$$\int{\frac{1}{x \sqrt{25 - x^{2}}} d x} = - \frac{\operatorname{acosh}{\left(\frac{5}{x} \right)}}{5}$$
Adicione a constante de integração:
$$\int{\frac{1}{x \sqrt{25 - x^{2}}} d x} = - \frac{\operatorname{acosh}{\left(\frac{5}{x} \right)}}{5}+C$$
Resposta
$$$\int \frac{1}{x \sqrt{25 - x^{2}}}\, dx = - \frac{\operatorname{acosh}{\left(\frac{5}{x} \right)}}{5} + C$$$A