¿Qué es [math] \ int \ frac {dx} {1 – x} [/ math]?

Dado que la función [math] \ displaystyle \ frac {1} {1-x} [/ math] aparece como [math] \ displaystyle \ frac {1} {x} [/ math] (que se integra a [math] \ ln x [/ math]), podemos adivinar [math] \ ln (1-x) [/ math] como una posible antiderivada. Como resulta:

[matemáticas] \ begin {align} \ left [\ ln (1-x) \ right] ‘= (-1) \ frac {1} {1-x} \ end {align} [/ math]

Sin embargo, si multiplicamos ambos lados por [matemáticas] -1 [/ matemáticas], obtendremos lo que queremos:

[matemáticas] \ begin {align} \ left [- \ ln (1-x) \ right] ‘= \ frac {1} {1-x} \ end {align} [/ math]

produciendo que [math] \ displaystyle \ int \ frac {1} {1-x} \, dx = – \ ln (1-x) + C [/ math].

Y si está interesado en aprender más acerca de este método (también conocido como el Método de sobrepaso), el módulo Serie de técnicas de integración: Cómo hacer uso del método de sobrepaso e integrarse con facilidad explora en profundidad cómo se puede usar este método para resolver ¡algunas docenas de integrales que van desde logaritmos , funciones trigonométricas hasta funciones racionales y otras funciones aparentemente difíciles de integrar!

PD: ¿recuerdas la matriz? Bueno, la notación estándar se vuelve difícil de usar a veces, por lo que creamos el Sistema de notación expandido para facilitar la comunicación y las pruebas relacionadas con la matriz.

Dado que…

[matemáticas] f (x) = \ frac {1} {1-x} [/ matemáticas]

Entonces, [matemáticas] \ int \ frac {1} {1-x} dx [/ matemáticas]

[matemáticas] = – \ ln (1-x) + C, x \ in (- \ infty, 1) [/ matemáticas]

Donde ‘C’ son constantes arbitrarias.

Otro método :

[matemáticas] \ int \ frac {1} {1-x} dx [/ matemáticas]

[matemáticas] = \ int [1 + x + x ^ 2 + x ^ 3 + x ^ 4 +… + x ^ n +… \ infty] dx, \ left | x \ right | \ lt 1 [/ math] [math ] [/matemáticas]

[matemáticas] = [x + \ frac {x ^ 2} {2} + \ frac {x ^ 3} {3} + \ frac {x ^ 4} {4} +… + \ frac {x ^ {n + 1 }} {n + 1} +… \ infty] + C [/ math]

[matemáticas] = – \ ln (1-x) + C [/ matemáticas]

Donde ‘C’ son constantes arbitrarias.

Esta integral se puede resolver con bastante facilidad utilizando la sustitución en U. Establecemos el denominador [math] 1-x [/ math] como [math] u [/ math] y tomamos la derivada de este. Tratando la derivada como una fracción, obtenemos

[matemáticas] \ displaystyle u = 1-x \ implica du = -1 \, dx \ implica dx = -du \ tag * {} [/ matemáticas]

Sustituyendo eso, obtenemos

[matemáticas] \ displaystyle \ begin {align *} \ int \ frac 1 {1-x} \, dx & = \ int- \ frac 1u \, du \ tag {1} \\ & = – \ int \ frac 1u \, du \\ & = – \ ln | u | + C \\ & = – \ ln | 1-x | + C \ tag {2} \ end {align *} [/ math]


Otra forma es usar la expansión de [math] 1 / (1-x) [/ math]. Ya que

[matemáticas] \ displaystyle \ frac 1 {1-x} = \ sum \ limits_ {k = 0} ^ {\ infty} x ^ k \ tag {3} [/ matemáticas]

Integramos cada término para obtener

[matemáticas] \ displaystyle \ begin {align *} \ int \ frac {dx} {1-x} & = \ int \ left [\ sum \ limits_ {k = 0} ^ {\ infty} x ^ k \ right] \, dx \ tag {4} \\ & = \ sum \ limits_ {k = 0} ^ {\ infty} \ frac {x ^ {k + 1}} {k + 1} + C \\ & = – \ ln | 1-x | + C \ tag {5} \ end {align *} [/ math]

Sin embargo, reconociendo que

[matemáticas] \ displaystyle – \ ln | 1-x | = \ sum \ limits_ {k = 0} ^ {\ infty} \ frac {x ^ {k + 1}} {k + 1} \ tag * {} [ /matemáticas]

Puede ser difícil si no lo estás buscando. Por lo tanto, aconsejaría usar la sustitución en U.

Hay una constante en el numerador y una x en el denominador. Por lo tanto, el numerador es un término derivado y el denominador es el término de función original. Cuando ocurren casos como este, generalmente debe esperar hacer una integral de tipo ln.

Podemos usar la integración u-sub:

u = 1-x

du = -dx (porque la derivada de 1 es cero y la de -x es -1)

dx = -du

Sustituya dx con -du y 1-x con u

Ahora la fracción es – (1 / u) * du, y el – se puede colocar fuera de la integral para indicar que la respuesta será negativa.

La derivada de esa nueva fracción, entonces, será -ln | u | + C (puedes encontrar esto en una tabla de integrales)

Ahora, simplemente sustituye u con 1-x nuevamente, y la respuesta final es:

-ln | 1-x | + C

[matemáticas] \ displaystyle \ int {\ dfrac {1} {1-x}} \, dx =? [/ matemáticas]

[matemáticas] 1-x = u [/ matemáticas]

[matemáticas] \ dfrac {du} {dx} = – 1 [/ matemáticas]

[matemáticas] du = -dx [/ matemáticas]

[matemáticas] – \ displaystyle \ int {\ dfrac {1} {u}} \, du = – \ ln {u} + c [/ matemáticas]

Solución:

[matemáticas] – \ ln {(1-x)} + c [/ matemáticas]

Aviso,

[matemáticas] \ int \ frac {dx} {1-x} = – \ int \ frac {(- dx)} {1-x} [/ matemáticas]

[matemáticas] = – \ int \ frac {d (1-x)} {1-x} [/ matemáticas]

[matemáticas] = – \ ln | 1-x | + C [/ matemáticas]

Esta integral particular cede fácilmente a la sustitución u = 1 – x; du = -dx

[matemáticas] \ int \ frac {1} {1-x} {dx} = – \ int \ frac {1} {u} {du} = -ln | u | + C = -ln | 1-x | + c [/ matemáticas]

Usar sustitución en U:

[matemáticas] \ displaystyle \ int \ dfrac {dx} {1-x} [/ matemáticas]

[matemáticas] u = 1-x [/ matemáticas]

[matemáticas] du = -dx [/ matemáticas]

[matemáticas] -du = dx [/ matemáticas]

[matemáticas] \ displaystyle (-1) \ int \ dfrac {1} {u} [/ matemáticas]

[matemáticas] (- 1) \ ln | u | + c [/ matemáticas]

[matemáticas] (- 1) \ ln | 1-x | + c [/ matemáticas]

Use Wolfram Alpha para resolver cualquier función, derivada o ecuaciones matemáticas.

La respuesta es: -ln (1-x); cuando lo derivas, obtendrás 1/1-x * (1-x) ‘; pongo un “-” delante porque, al derivar la parte “1-x”, obtendrá -1 dentro de la integral, por lo que debe distinguir un +.

[matemáticas] ln [1 / (1-x)] [/ matemáticas]

∫dx / (1-x)

= -∫dx / (x-1)

= -㏑ (x-1) + C = ㏑ | 1 / (x-1) | + C