Integral de $$$\frac{1}{a^{2} + x^{2}}$$$ em relação a $$$x$$$

A calculadora encontrará a integral/primitiva de $$$\frac{1}{a^{2} + x^{2}}$$$ em relação a $$$x$$$, com os passos mostrados.

Calculadora relacionada: Calculadora de Integrais Definidas e Impróprias

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Encontre $$$\int \frac{1}{a^{2} + x^{2}}\, dx$$$.

Solução

Seja $$$u=\frac{x}{\left|{a}\right|}$$$.

Então $$$du=\left(\frac{x}{\left|{a}\right|}\right)^{\prime }dx = \frac{dx}{\left|{a}\right|}$$$ (veja os passos »), e obtemos $$$dx = \left|{a}\right| du$$$.

A integral torna-se

$${\color{red}{\int{\frac{1}{a^{2} + x^{2}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\left|{a}\right|}{a^{2} \left(u^{2} + 1\right)} d u}}}$$

Aplique a regra do múltiplo constante $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ usando $$$c=\frac{\left|{a}\right|}{a^{2}}$$$ e $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u^{2} + 1}$$$:

$${\color{red}{\int{\frac{\left|{a}\right|}{a^{2} \left(u^{2} + 1\right)} d u}}} = {\color{red}{\frac{\left|{a}\right| \int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u}}{a^{2}}}}$$

A integral de $$$\frac{1}{u^{2} + 1}$$$ é $$$\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u} = \operatorname{atan}{\left(u \right)}$$$:

$$\frac{\left|{a}\right| {\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u}}}}{a^{2}} = \frac{\left|{a}\right| {\color{red}{\operatorname{atan}{\left(u \right)}}}}{a^{2}}$$

Recorde que $$$u=\frac{x}{\left|{a}\right|}$$$:

$$\frac{\left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{a^{2}} = \frac{\left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\frac{x}{\left|{a}\right|}}} \right)}}{a^{2}}$$

Portanto,

$$\int{\frac{1}{a^{2} + x^{2}} d x} = \frac{\left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}{a^{2}}$$

Adicione a constante de integração:

$$\int{\frac{1}{a^{2} + x^{2}} d x} = \frac{\left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}{a^{2}}+C$$

Resposta

$$$\int \frac{1}{a^{2} + x^{2}}\, dx = \frac{\left|{a}\right| \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}{a^{2}} + C$$$A


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