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\( \int \frac { x - 1 } { ( x + 1 ) ^ { 3 } } d x = \frac { A } { x + 1 } + \frac { B } { ( x + 1 ) ^ { 2 } } + \frac { C } { ( x + 1 ) ^ { 3 } } \)

Ask by Reid Hodgson. in Colombia
Jan 27,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

Los coeficientes son \( A = -1 \), \( B = 1 \), y \( C = 0 \).

Solución

Para resolver la integral: \[ \int \frac{x - 1}{(x + 1)^3} \, dx \] Podemos emplear una **sustitución** para simplificar la expresión. 1. **Sustitución**: Sea \( u = x + 1 \). Entonces, la derivada de \( u \) con respecto a \( x \) es: \[ du = dx \quad \text{y} \quad x = u - 1 \] 2. **Reescribir la integral en términos de \( u \)**: Sustituyendo en la integral original: \[ \int \frac{(u - 1) - 1}{u^3} \, du = \int \frac{u - 2}{u^3} \, du = \int \left( \frac{1}{u^2} - \frac{2}{u^3} \right) \, du \] 3. **Integrar término a término**: \[ \int \frac{1}{u^2} \, du - 2 \int \frac{1}{u^3} \, du = -\frac{1}{u} + \frac{1}{u^2} + C \] donde \( C \) es la constante de integración. 4. **Volver a la variable original \( x \)**: Reemplazando \( u = x + 1 \): \[ -\frac{1}{x + 1} + \frac{1}{(x + 1)^2} + C \] Comparando con la expresión dada: \[ \frac{A}{x + 1} + \frac{B}{(x + 1)^2} + \frac{C}{(x + 1)^3} \] Podemos identificar los coeficientes: - \( A = -1 \) - \( B = 1 \) - \( C = 0 \) **Respuesta Final**: \[ A = -1, \quad B = 1, \quad C = 0 \]

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Beyond the Answer

To solve the integral \( \int \frac { x - 1 } { ( x + 1 ) ^ { 3 } } d x \) and determine the coefficients \( A, B, \) and \( C \) in the expression \( \frac { A } { x + 1 } + \frac { B } { ( x + 1 ) ^ { 2 } } + \frac { C } { ( x + 1 ) ^ { 3 } } \), we can use the method of partial fractions. First, we rewrite the integrand: \[ \frac{x - 1}{(x + 1)^3} = \frac{A}{x + 1} + \frac{B}{(x + 1)^2} + \frac{C}{(x + 1)^3} \] Next, we find a common denominator and equate the numerators: \[ x - 1 = A(x + 1)^2 + B(x + 1) + C \] Expanding the right-hand side gives: \[ x - 1 = A(x^2 + 2x + 1) + B(x + 1) + C = Ax^2 + (2A + B)x + (A + B + C) \] Now, we can compare coefficients on both sides: 1. **Coefficient of \( x^2 \)**: \( A = 0 \) 2. **Coefficient of \( x \)**: \( 2A + B = 1 \) → since \( A = 0 \), we get \( B = 1 \) 3. **Constant term**: \( A + B + C = -1 \) → substituting \( A = 0 \) and \( B = 1 \) gives \( 1 + C = -1 \) → thus \( C = -2 \) So we have \( A = 0 \), \( B = 1 \), and \( C = -2 \). Thus, the integral can be rewritten as: \[ \int \frac { x - 1 } { ( x + 1 ) ^ { 3 } } d x = \int \left( \frac{1}{(x + 1)^2} - \frac{2}{(x + 1)^3} \right) dx \] Now, integrate term by term: \[ = \left( -\frac{1}{x + 1} + \frac{2}{2(x + 1)^2} \right) + C = -\frac{1}{x + 1} + \frac{1}{(x + 1)^2} + C \] Therefore, the integral evaluates to: \[ -\frac{1}{x + 1} + \frac{1}{(x + 1)^2} + C \] Where \( C \) is the constant of integration.

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