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Use integral tables to evaluate the integral. \( \int \frac{x}{\sqrt{169+x}} d x \)

Ask by Morgan Warren. in the United States
Jan 23,2025

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The integral \( \int \frac{x}{\sqrt{169+x}} d x \) equals \( 2x\sqrt{169+x}-\frac{(676+4x)\sqrt{169+x}}{3} + C \), where \( C \) is a constant.

Solución

Calculate the integral \( \int \frac{x}{\sqrt{169+x}} d x \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using partial integration formula: \(\int \frac{x}{\sqrt{169+x}} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(\int \left(\sqrt{169+x}\right)^{-1}x dx\) - step2: Prepare for integration by parts: \(\begin{align}&u=x\\&dv=\frac{1}{\sqrt{169+x}}dx\end{align}\) - step3: Calculate the derivative: \(\begin{align}&du=dx\\&dv=\frac{1}{\sqrt{169+x}}dx\end{align}\) - step4: Evaluate the integral: \(\begin{align}&du=dx\\&v=2\left(169+x\right)^{\frac{1}{2}}\end{align}\) - step5: Substitute the values into formula: \(x\times 2\left(169+x\right)^{\frac{1}{2}}-\int 1\times 2\left(169+x\right)^{\frac{1}{2}} dx\) - step6: Calculate: \(2x\left(169+x\right)^{\frac{1}{2}}-\int 2\left(169+x\right)^{\frac{1}{2}} dx\) - step7: Evaluate the integral: \(2x\left(169+x\right)^{\frac{1}{2}}-\frac{4\left(169+x\right)^{\frac{3}{2}}}{3}\) - step8: Simplify: \(2x\sqrt{169+x}-\frac{4\left(169+x\right)^{\frac{3}{2}}}{3}\) - step9: Simplify: \(2x\sqrt{169+x}-\frac{4\sqrt{\left(169+x\right)^{3}}}{3}\) - step10: Expand the expression: \(2x\sqrt{169+x}-\frac{\left(676+4x\right)\sqrt{169+x}}{3}\) - step11: Add the constant of integral C: \(2x\sqrt{169+x}-\frac{\left(676+4x\right)\sqrt{169+x}}{3} + C, C \in \mathbb{R}\) The integral \( \int \frac{x}{\sqrt{169+x}} d x \) evaluates to \( 2x\sqrt{169+x}-\frac{(676+4x)\sqrt{169+x}}{3} + C \), where \( C \) is an arbitrary constant.

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The Deep Dive

To evaluate the integral \( \int \frac{x}{\sqrt{169+x}} \, dx \), we can use the method of substitution and look up relevant integrals. First, let’s make the substitution: \[ u = 169 + x \quad \Rightarrow \quad du = dx \quad \text{and} \quad x = u - 169. \] Then, the integral becomes: \[ \int \frac{u - 169}{\sqrt{u}} \, du = \int \frac{u}{\sqrt{u}} \, du - 169 \int \frac{1}{\sqrt{u}} \, du. \] This simplifies to: \[ \int u^{1/2} \, du - 169 \int u^{-1/2} \, du. \] Now, integrating each term: \[ \int u^{1/2} \, du = \frac{u^{3/2}}{\frac{3}{2}} = \frac{2}{3} u^{3/2}, \] \[ \int u^{-1/2} \, du = 2u^{1/2}. \] Thus, we have: \[ \frac{2}{3} u^{3/2} - 169 \cdot 2 u^{1/2} = \frac{2}{3} (169 + x)^{3/2} - 338 (169 + x)^{1/2}. \] Finally, substituting back \( u = 169 + x \): \[ \int \frac{x}{\sqrt{169+x}} \, dx = \frac{2}{3} (169+x)^{3/2} - 338 (169+x)^{1/2} + C, \] where \( C \) is the constant of integration.

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