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viernes, 21 de febrero de 2025

Un ejemplo de integral indefinida que puede resolverse empleando la técnica de integración por partes, y aplicando finalmente un cambio de variable

Calcúlese \displaystyle \int\,\text{arcsin}(x)\,dx

Voy a integrar empleando la técnica de por partes, tomando u=\text{arcsin}(x), y por tanto du=\dfrac{1}{\sqrt{1-x^2}}\,dx; y dx=dv, con lo cual v=x. Entonces, denotando I=\displaystyle \int\,\text{arcsin}(x)\,dx, tenemos: \displaystyle I\overset{\text{i. por partes}}{=} \int\,u\,dv=uv-\int\,v\,du=x\,\text{arcsin}(x)-\int\,\dfrac{x}{\sqrt{1-x^2}}\,dx=\int\,u\,dv=uv-\int\,v\,du=x\cdot \text{arcsin}(x)-J \quad (1) donde J=\int\,\dfrac{x}{\sqrt{1-x^2}}\,dx, integral que, mediante el cambio de variable x=\sin(\theta) \therefore dx=\cos(\theta)\,d\theta y \sqrt{1-x^2}=\sqrt{1-\sin^2\,(\theta)}=\cos(\theta), con lo cual \displaystyle J=\int\,\dfrac{\sin(\theta)\,\cos(\theta)\,d\theta}{\cos(\theta)}=\int\,\sin(\theta)\,d\theta=-\cos(\theta)+C_1=-\sqrt{1-\sin^2(\theta)}+C_1=-\sqrt{1-x^2}+C. Sustituyendo este resultado en (1), llegamos a I=x\cdot \text{arcsin}(x)-(-\sqrt{1-x^2})+C=x\cdot \text{arcsin}(x)+\sqrt{1-x^2}+C \diamond

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