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La solución de la integral \( \int \frac{x+1}{x\left(1+x e^{x}\right)^{2}} d x \) es: \( \begin{array}{l}\text { a) } \ln \left|\frac{x e^{x}}{1-x e^{x}}\right|+\frac{1}{x e^{x}+1}+C \\ \text { b) } \ln \left|\frac{x e^{x}}{1+x e^{x}}\right|-\frac{1}{x e^{x}+1}+C \\ \text { c) } \ln \left|\frac{x e^{x}+1}{x e^{x}}\right|+\frac{1}{x e^{x}+1}+C \\ \text { d) } \ln \left|\frac{x e^{x}}{1+x e^{x}}\right|+\frac{1}{x e^{x}+1}+C\end{array} \)

Ask by Crawford Hodges. in Colombia
Jan 24,2025

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Answer

La solución correcta es la opción **d)**: \[ \ln \left|\frac{x e^{x}}{1+x e^{x}}\right|+\frac{1}{x e^{x}+1}+C \]

Solution

La solución correcta de la integral es la opción **d)**: \[ \ln \left|\frac{x e^{x}}{1+x e^{x}}\right|+\frac{1}{x e^{x}+1}+C \] **Explicación:** Para resolver la integral: \[ \int \frac{x+1}{x\left(1+x e^{x}\right)^{2}} \, dx \] Realizamos el siguiente cambio de variable: Sea \( t = x e^{x} \). Entonces, \[ dt = e^{x}(x + 1) \, dx \quad \Rightarrow \quad dx = \frac{dt}{e^{x}(x + 1)} \] Sustituyendo en la integral original: \[ \int \frac{x+1}{x\left(1+t\right)^{2}} \cdot \frac{dt}{e^{x}(x + 1)} = \int \frac{1}{x e^{x} (1+t)^2} \, dt = \int \frac{1}{t (1+t)^2} \, dt \] Descomponemos en fracciones parciales: \[ \frac{1}{t(1+t)^2} = \frac{1}{t} - \frac{1}{1+t} - \frac{1}{(1+t)^2} \] Integrando término a término: \[ \int \frac{1}{t} \, dt - \int \frac{1}{1+t} \, dt - \int \frac{1}{(1+t)^2} \, dt = \ln|t| - \ln|1+t| + \frac{1}{1+t} + C \] Reemplazando \( t = x e^{x} \): \[ \ln|x e^{x}| - \ln|1 + x e^{x}| + \frac{1}{1 + x e^{x}} + C = \ln\left|\frac{x e^{x}}{1 + x e^{x}}\right| + \frac{1}{1 + x e^{x}} + C \] Por lo tanto, la respuesta coincide con la opción **d)**.

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Beyond the Answer

Para resolver la integral \( \int \frac{x+1}{x\left(1+x e^{x}\right)^{2}} dx \), podemos utilizar una técnica de sustitución inteligente. Observemos que la derivada del denominador se asemeja al numerador, lo que sugiere que el método de integración por partes podría ser útil, o una simple u-substitución. Además, revisando las opciones, notamos que cada respuesta involucra una función logarítmica, sugiriendo que están ligadas al descomponer el denominador. Un truco común es realizar una sustitución de forma que simplificamos la integral a una forma conocida, como la inversa de una función racional. La opción correcta después de simplificaciones y comparando con las derivadas es la opción **b**: \[ \ln \left|\frac{x e^{x}}{1+x e^{x}}\right|-\frac{1}{x e^{x}+1}+C. \] ¡Diviértete integrando y recordar!

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