Pregunta
upstudy study bank question image url

Consider the following integral. Find a change of variables to rewrite the integrand as \( u^{2} d u \). \( \left.x^{2}-3\right)^{2}(2 x) d x \) \( u=\square \) \( d u=\square \) Evaluate the given integral. (Remember the constant of integration.) du R

Ask by Franklin Brooks. in the United States
Feb 02,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

Let \( u = x^{2} - 3 \), then \( du = 2x \, dx \). The integral becomes \( \int u^{2} \, du = \frac{u^{3}}{3} + C = \frac{(x^{2} - 3)^{3}}{3} + C \).

Solución

To evaluate the integral \[ \int \left(x^{2} - 3\right)^{2} (2x) \, dx, \] we can use the method of **substitution** (also known as **change of variables**). Here's a step-by-step guide: ### Step 1: Choose a Substitution Let’s choose: \[ u = x^{2} - 3 \] This substitution simplifies the expression inside the integral. ### Step 2: Differentiate to Find \( du \) Differentiate both sides with respect to \( x \): \[ \frac{du}{dx} = 2x \quad \Rightarrow \quad du = 2x \, dx \] Notice that \( 2x \, dx \) is present in the original integral, which matches \( du \). ### Step 3: Rewrite the Integral in Terms of \( u \) and \( du \) Substitute \( u \) and \( du \) into the integral: \[ \int \left(x^{2} - 3\right)^{2} (2x) \, dx = \int u^{2} \, du \] ### Step 4: Integrate with Respect to \( u \) Now, integrate \( u^{2} \) with respect to \( u \): \[ \int u^{2} \, du = \frac{u^{3}}{3} + C \] where \( C \) is the constant of integration. ### Step 5: Substitute Back \( u = x^{2} - 3 \) Finally, replace \( u \) with the original substitution to express the answer in terms of \( x \): \[ \frac{u^{3}}{3} + C = \frac{(x^{2} - 3)^{3}}{3} + C \] ### Final Answer \[ \int \left(x^{2} - 3\right)^{2} (2x) \, dx = \frac{(x^{2} - 3)^{3}}{3} + C \] **Summary of Substitution:** \[ u = x^{2} - 3 \] \[ du = 2x \, dx \] And the evaluated integral is: \[ \frac{(x^{2} - 3)^{3}}{3} + C \]

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

Beyond the Answer

To change the integrand to the form \( u^{2} d u \), we can let \( u = x^{2} - 3 \). Then, calculating the differential \( d u \) gives us \( d u = (2x) d x \), which matches perfectly with the \( 2x d x \) present in your integral. Now, rewriting the integral in terms of \( u \), we have: \[ \int (u)^{2} d u \] To evaluate this integral, we use the power rule: \[ \frac{u^3}{3} + C \] Substituting back the expression \( u = x^2 - 3 \), the final answer is: \[ \frac{(x^2 - 3)^3}{3} + C \]

¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad