integral de -x^2ln(x) — solución paso a paso

1) Calculemos la integral:

\int (- x^{2} \cdot \ln (x)) d x

⇥Para

- x^{2} \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^{2}

⇥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^{2}) d x

⇥ⓘ Una primitiva de

x^{n}

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

, para

n

constante y

n \neq -1

\int (- x^{2}) d x

- \frac{x^{3}}{3}

⇥

- \frac{x^{3}}{3}

⇥1.3) Evaluemos

u1' \cdot v2

\frac{1}{x} \cdot (- \frac{x^{3}}{3})

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

\frac{1}{x} \cdot (- \frac{x^{3}}{3})

- \frac{1 \cdot x^{3}}{x \cdot 3}

- \frac{x^{3}}{x \cdot 3}

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

- \frac{x^{3}}{x \cdot 3}

- \frac{x^{2}}{3}

⇥

- \frac{x^{2}}{3}

⇥1.4) Calculemos

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

\ln (x) \cdot (- \frac{x^{3}}{3}) - \int (- \frac{x^{2}}{3}) d x

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

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

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

■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^{2}}{3}) d x

\frac{1}{3} \cdot \frac{x^{3}}{3}

⇥

- \frac{\ln (x) \cdot x^{3}}{3} + \frac{1}{3} \cdot \frac{x^{3}}{3}

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

\frac{1}{3} \cdot \frac{x^{3}}{3}

\frac{1 \cdot x^{3}}{3 \cdot 3}

\frac{x^{3}}{9}

⇥

- \frac{\ln (x) \cdot x^{3}}{3} + \frac{x^{3}}{9}

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

- \frac{\ln (x) \cdot x^{3}}{3} + \frac{x^{3}}{9}

\frac{3 \cdot (- \ln (x) \cdot x^{3}) + x^{3}}{9}

⇥

\frac{3 \cdot (- \ln (x) \cdot x^{3}) + x^{3}}{9}

⇥ⓘ Colocamos el signo menos delante del producto:

3 \cdot (- \ln (x))

-3 \cdot \ln (x)

⇥

\frac{- 3 \cdot \ln (x) \cdot x^{3} + x^{3}}{9}

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

\frac{- 3 \cdot \ln (x) \cdot x^{3} + x^{3}}{9}

\frac{x^{3} \cdot (- 3 \cdot \ln (x) + 1)}{9}

⇥

\frac{x^{3} \cdot (- 3 \cdot \ln (x) + 1)}{9}

Finalmente terminamos la integración:

ⅰ

\int (- x^{2} \cdot \ln (x)) d x

\frac{x^{3} \cdot (- 3 \cdot \ln (x) + 1)}{9}

\frac{x^{3} \cdot (- 3 \cdot \ln (x) + 1)}{9}

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

\frac{x^{3} \cdot (1 - 3 \cdot \ln (x))}{9} + C