integra x^3*ln(x) — solución paso a paso

1) Integremos:

\int x^{3} \cdot \ln (x) d x

⇥Para

x^{3} \cdot \ln (x)

, utilizamos la integración por partes:

\int u1 \cdot v2' d x = u1 \cdot v2 - \int u1' \cdot v2 d x

con u1 =

\ln (x)

y v2' =

x^{3}

⇥1.1) Derivemos u1:

\frac{d}{d x} (\ln (x))

⇥ⓘ La derivada de

\ln (x)

\frac{1}{x}

\frac{d}{d x} (\ln (x))

\frac{1}{x}

⇥

\frac{1}{x}

⇥1.2) Integremos v2':

\int x^{3} d x

⇥ⓘ Una primitiva de

x^{n}

\frac{x^{n + 1}}{n + 1}

, para

n

constante y

n \neq -1

\int x^{3} d x

\frac{x^{4}}{4}

⇥

\frac{x^{4}}{4}

⇥1.3) Evaluemos

u1' \cdot v2

\frac{1}{x} \cdot \frac{x^{4}}{4}

⇥ⓘ Para multiplicar fracciones, multiplicamos los numeradores entre sí y los denominadores entre sí:

\frac{1}{x} \cdot \frac{x^{4}}{4}

\frac{1 \cdot x^{4}}{x \cdot 4}

\frac{x^{4}}{x \cdot 4}

■El denominador inicial debe seguir siendo no nulo. Simplificamos la fracción dividiendo el numerador y el denominador por su factor común:

\frac{x^{4}}{x \cdot 4}

\frac{x^{3}}{4}

⇥

\frac{x^{3}}{4}

⇥1.4) Calculemos

u1 \cdot v2 - \int u1' \cdot v2 d x

\ln (x) \cdot \frac{x^{4}}{4} - \int \frac{x^{3}}{4} d x

⇥ⓘ Multiplicar una fracción por un término equivale a multiplicar su numerador:

\ln (x) \cdot \frac{x^{4}}{4}

\frac{\ln (x) \cdot x^{4}}{4}

■Un factor constante se mantiene delante de la integral. Una primitiva de

x^{n}

\frac{x^{n + 1}}{n + 1}

, para

n

constante y

n \neq -1

- \int \frac{x^{3}}{4} d x

- \frac{1}{4} \cdot \frac{x^{4}}{4}

⇥

\frac{\ln (x) \cdot x^{4}}{4} - \frac{1}{4} \cdot \frac{x^{4}}{4}

⇥ⓘ Para multiplicar fracciones, multiplicamos los numeradores entre sí y los denominadores entre sí:

\frac{1}{4} \cdot \frac{x^{4}}{4}

\frac{1 \cdot x^{4}}{4 \cdot 4}

\frac{x^{4}}{16}

⇥

\frac{\ln (x) \cdot x^{4}}{4} - \frac{x^{4}}{16}

⇥ⓘ Para sumar fracciones, las reducimos a un denominador común y sumamos los numeradores:

\frac{\ln (x) \cdot x^{4}}{4} - \frac{x^{4}}{16}

\frac{4 \cdot \ln (x) \cdot x^{4} - x^{4}}{16}

⇥

\frac{4 \cdot \ln (x) \cdot x^{4} - x^{4}}{16}

⇥ⓘ Extraemos el factor común de los términos para poder simplificar la fracción:

\frac{4 \cdot \ln (x) \cdot x^{4} - x^{4}}{16}

\frac{x^{4} \cdot (4 \cdot \ln (x) - 1)}{16}

⇥

\frac{x^{4} \cdot (4 \cdot \ln (x) - 1)}{16}

Finalmente terminamos la integración:

ⅰ

\int x^{3} \cdot \ln (x) d x

\frac{x^{4} \cdot (4 \cdot \ln (x) - 1)}{16}

\frac{x^{4} \cdot (4 \cdot \ln (x) - 1)}{16}

▶Las integrales indefinidas se determinan salvo una constante aditiva C, lo que da:

\frac{x^{4} \cdot (4 \cdot \ln (x) - 1)}{16} + C