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

Ask by Carter Sullivan. in Colombia
Jan 24,2025

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La solución de la integral es: d) \( \ln \left|\frac{x e^{x}}{1+x e^{x}}\right|+\frac{1}{x e^{x}+1}+C \)

Solution

La integral dada es: \[ \int \frac{x+1}{x\left(1+x e^{x}\right)^{2}} \, dx \] Para resolverla, podemos realizar una sustitución adecuada. Observemos que si definimos \( t = 1 + x e^x \), entonces: \[ dt = e^x (1 + x) \, dx \] Reescribimos la integral en términos de \( t \): \[ I = \int \frac{x+1}{x t^2} \, dx = \int \frac{1 + \frac{1}{x}}{t^2} \, dx \] Al sustituir, obtenemos: \[ I = \int \frac{1}{t^2 (t-1)} \, dt \] Descomponemos en fracciones parciales: \[ \frac{1}{t^2(t-1)} = \frac{1}{t-1} - \frac{1}{t} - \frac{1}{t^2} \] Integrando cada término: \[ I = \ln\left|\frac{x e^{x}}{1 + x e^{x}}\right| + \frac{1}{1 + x e^{x}} + C \] Por lo tanto, la respuesta correcta es: **d) \( \ln \left|\frac{x e^{x}}{1+x e^{x}}\right|+\frac{1}{x e^{x}+1}+C \)**

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The Deep Dive

Para resolver la integral \( \int \frac{x+1}{x\left(1+x e^{x}\right)^{2}} d x \), observemos que al simplificar nos daremos cuenta que podemos utilizar técnicas de integración como la integración por partes o una sustitución adecuada. Esta integral tiene un comportamiento bastante interesante debido a la presencia del término exponencial, que puede resultar en funciones logarítmicas al final. Así que al promediar entre diferentes métodos, descubrimos que la respuesta correcta es similar a algún tipo de resultado logarítmico. Analizando las opciones, observamos que la estructura de los posibles resultados incluye una parte logarítmica y una fracción que se relaciona con \( x e^x \). Después de comparar las diferentes respuestas y simplificar la integral, descubrimos que la opción correcta que satisface la integral es en realidad la b): \( \ln \left|\frac{x e^{x}}{1+x e^{x}}\right|-\frac{1}{x e^{x}+1}+C \). Entonces la respuesta correcta es la opción b).

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