Processing math: 100%

domingo, 17 de febrero de 2013

Resolver la integral indefinida     \displaystyle \int {\dfrac{1}{x^2+x}\,dx}

Enunciado:
Resolver la integral indefinida
    \displaystyle \int {\dfrac{1}{x^2+x}\,dx}

Solución:
La función integrando
    f(x)=\dfrac{1}{x^2+x}
es una función racional, que, habiéndo factoritzado su denominador, puede escribirse de la forma
    \dfrac{1}{x\,(x+1)}
y es, por tanto, del tipus
    \dfrac{1}{(x+b)(x+a)}
luego se puede expresar como una suma de fraccions
    \dfrac{1}{(x+b)(x+a)}=\dfrac{m}{x+a}+\dfrac{n}{x+b}
Reduciendo a común denominador la expresión del segundo miembro, llegamos a
    \dfrac{m\,(x+b)+n\,(x+a)}{(x+a)(x+b)}
y, operando el numerador, nos queda
    \dfrac{(m+n)\,x+m\,b+n\,a}{(x+a)(x+b)}
es decir
    \dfrac{1}{(x+b)(x+a)}=\dfrac{(m+n)\,x+m\,b+n\,a}{(x+a)(x+b)}
igualando, ahora, los coeficients de los términos del mismo grado entre ambos miembros de la igualdad, obtenemos el siguiente sistema de ecuaciones
    \left.\begin{matrix} m\,b &+&n\,a&=&1 \\ m & +&n&=&0 \end{matrix}\right\}
y, resolviéndolo, vemos que
    m=\dfrac{1}{b-a}
i
    n=\dfrac{1}{a-b}

En nuestro caso, tenemos que b=0 i a=1, por lo que encontramos la solución: m=1 y n=-1
Entonces
    \dfrac{1}{x\,(x+1)}=\dfrac{1}{x}-\dfrac{1}{x+1}
y podremos escribir
    \displaystyle \int \dfrac{1}{x^2+x}\,dx=\int \dfrac{1}{x}\,dx-\int \dfrac{1}{x+1}\,dx
cualculando las integrales inmediatas
    \displaystyle \int {\dfrac{1}{x^2+x}\,dx}=\ln{\left|x\right|}-\ln{\left|x+1\right|}+C
que, por las propiedades de los logaritmos, también podemos expresar así
    \displaystyle \int {\dfrac{1}{x^2+x}\,dx}=\ln{\left|\dfrac{x}{x+1}\right|}+C

Nota:   C, que puede ser cualquier número real, representa la constante de integración, o constante de la familia de funciones primitivas de la función del del integrando
    F(x)=\ln{\left|\dfrac{x}{x+1}\right|}+C
\square


[nota del autor]

No hay comentarios:

Publicar un comentario

Gracias por tus comentarios