¿Cómo funciona [math] \ displaystyle \ int \ frac {\ mathrm du} {\ sqrt {a ^ 2-u ^ 2}} = \ arcsin \ frac {u} {a} + C [/ math]

Tenemos una regla para diferenciar el inverso de una función. Para establecer la escena, deje que f, g se relacione de tal manera que [math] f (g (x)) = x [/ math]. Entonces [math] g ‘(x) f’ (g (x)) = 1 [/ math], usando la regla de la cadena, es decir, la regla para la diferenciación de funciones compuestas. Esto implica lo más importante [matemáticas] g ‘(x) = \ frac {1} {f’ (g (x))} [/ matemáticas], en realidad.

Ahora observe el caso especial de [math] (arcsin (x)) ‘= \ frac {1} {cos (arcsin (x))} [/ math]. Bien podríamos estar atrapados con esto. Pero, por supuesto, solo tenemos que recurrir a [matemáticas] cos ^ 2 + sin ^ 2 = 1 [/ matemáticas], aquí. Entonces, reemplazando [math] cos (arcsin (x)) = \ sqrt {1-x ^ 2} [/ math] podemos deshacernos de cos y arcsin de inmediato. Por lo tanto, eventualmente, llegamos a [math] (arcsin (x)) ‘= \ frac {1} {\ sqrt {1-x ^ 2}} [/ math].

Ahora, con [math] x = \ frac {u} {a} [/ math] esto representa una relación diferencial que es equivalente a la integral indefinida en cuestión.

El teorema fundamental del cálculo lleva a la regla de integración que buscamos explicar, qed, ¡lo logramos!

[matemáticas] \ displaystyle \ int \ frac {du} {\ sqrt {a ^ 2 – u ^ 2}} [/ matemáticas]
Ponga [math] u = a \ sin \ theta [/ math] y por lo tanto [math] du = a \ cos \ theta d \ theta [/ math]

[matemáticas] \ displaystyle = \ int \ frac {a \ cos \ theta} {a \ cos \ theta} d \ theta [/ math]
[matemáticas] \ displaystyle = \ theta + C = \ arcsin \ frac {u} {a} + C [/ math]

Porque la derivada de [math] arcsin (u) [/ math] es igual a [math] \ frac {du} {\ sqrt {1-u ^ 2}} [/ math]. Ver este caso:

[matemáticas] y = arcsin (x) [/ matemáticas]

[matemática] sin (y) = x [/ matemática] Tome el pecado de ambos lados.

[matemáticas] cos (y) y ‘= 1 [/ matemáticas] Tome la derivada de la función.

[math] y ‘= \ frac {1} {cos (y)} [/ math] Resolviendo para [math] y’ [/ math]

Aquí es donde se pone un poco raro.

Sabemos que [math] sin (y) = x [/ math] que también es igual a [math] sin (y) = x / 1 [/ math]

También sabemos que sin = opuesto / hipotenusa.

Entonces podemos construir un triángulo donde el seno de un ángulo ‘y’ sea igual a x dividido por 1.

Desde este mismo triángulo podemos encontrar a qué es [matemática] cos (y) [/ matemática].

El triángulo se verá así. Podemos resolver por el lado adyacente.

[matemática] cos (y) [/ matemática] es igual a adyacente / hipotenusa que, según el triángulo, es [matemática] \ frac {\ sqrt {1-x ^ 2}} {1} [/ matemática]

Ahora podemos conectar esto a nuestra derivada.

[matemáticas] y ‘= \ frac {1} {\ sqrt {1-x ^ 2}} [/ matemáticas]

Esto está en una forma ligeramente diferente a su fórmula, pero en realidad son lo mismo. Para el tuyo, puedes factorizar la ‘a’ sustituyendo, entonces tendrías 1. Sin embargo, creo que esto te muestra la lógica detrás de lo que preguntaste.

Si hubiéramos tenido [math] sin (y) = u [/ math] entonces tendríamos [math] du [/ math] en el numerador.

Puede realizar la sustitución [math] u = a \ cdot \ sin (t) [/ math]

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