Ejercicio

$\int\frac{1}{\sin\left(x\right)-1}dx$

Solución explicada paso por paso

1

Podemos resolver la integral $\int\frac{1}{\sin\left(x\right)-1}dx$ aplicando el método de sustitución de Weierstrass (también conocido como sustitución universal ó sustitución de tangente del ángulo medio) el cual convierte una integral de funciones trigonométricas en una función racional de $t$ usando la sustitución

$t=\tan\left(\frac{x}{2}\right)$
2

Por lo tanto

$\sin x=\frac{2t}{1+t^{2}},\:\cos x=\frac{1-t^{2}}{1+t^{2}},\:\mathrm{y}\:\:dx=\frac{2}{1+t^{2}}dt$
3

Sustituyendo en la integral original, obtenemos

$\int\frac{1}{\frac{2t}{1+t^{2}}-1}\frac{2}{1+t^{2}}dt$
4

Simplificando

$\int\frac{2}{2t-\left(1+t^{2}\right)}dt$
5

Reescribir la expresión $\frac{2}{2t-\left(1+t^{2}\right)}$ que está dentro de la integral en forma factorizada

$\int\frac{2}{-\left(t-1\right)^{2}}dt$
6

Simplificar la división de $2$ entre $-1$

$\int\frac{-2}{\left(t-1\right)^{2}}dt$
7

Podemos resolver la integral $\int\frac{-2}{\left(t-1\right)^{2}}dt$ aplicando el método de integración por sustitución o cambio de variable. Primero, debemos identificar una sección dentro de la integral con una nueva variable (llamémosla $u$), que al ser sustituida, haga la expresión dentro de la integral más sencilla. Podemos ver que $t-1$ es un buen candidato para ser sustituido. A continuación, definamos la variable $u$ y asignémosle el candidato

$u=t-1$
8

Ahora, para poder reescribir $dt$ en términos de $du$, necesitamos encontrar la derivada de $u$. Por lo tanto, necesitamos calcular $du$, podemos hacerlo derivando la ecuación del paso anterior

$du=dt$
9

Sustituimos $u$ y $dt$ en la integral y luego simplificamos

$\int\frac{-2}{u^{2}}du$
10

Reescribimos el exponente usando la regla de la potenciación $\frac{a^m}{a^n}=a^{m-n}$, donde en este caso $m=0$

$\int-2u^{-2}du$
11

La integral de una función multiplicada por una constante ($-2$) es igual a la constante multiplicada por la integral de la función

$-2\int u^{-2}du$
12

La integral de una potencia está dada por la siguiente fórmula, $\displaystyle\int x^n dx=\frac{x^{n+1}}{n+1}$, donde $n$ representa a un número o función constante, como $-2$

$-2\left(\frac{u^{-1}}{-1}\right)$
13

Simplificar la fracción $-2\left(\frac{u^{-1}}{-1}\right)$

$2u^{-1}$
14

Reemplazar $u$ por el valor que le fue asignado en la sustitución en un principio: $t-1$

$2\left(t-1\right)^{-1}$
15

Aplicando la propiedad de la potenciación, $\displaystyle a^{-n}=\frac{1}{a^n}$, donde $n$ es un número

$\frac{2}{t-1}$
16

Reemplazar $t$ por el valor que le fue asignado en la sustitución en un principio: $\tan\left(\frac{x}{2}\right)$

$\frac{2}{\tan\left(\frac{x}{2}\right)-1}$
17

Como la integral que estamos resolviendo es una integral indefinida, al terminar de integrar debemos añadir la constante de integración $C$

$\frac{2}{\tan\left(\frac{x}{2}\right)-1}+C_0$

Respuesta final al problema

$\frac{2}{\tan\left(\frac{x}{2}\right)-1}+C_0$

¿Cómo debo resolver este problema?

  • Elige una opción
  • Integrar por fracciones parciales
  • Integrar por cambio de variable
  • Integrar por partes
  • Integrar por método tabular
  • Integrar por sustitución trigonométrica
  • Integración por Sustitución de Weierstrass
  • Integrar usando identidades trigonométricas
  • Integrar usando integrales básicas
  • Producto de Binomios con Término Común
  • Cargar más...
¿No encuentras un método? Dinos para que podamos agregarlo.
Modo simbólico
Modo texto
Go!
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
a
b
c
d
f
g
m
n
u
v
w
x
y
z
.
(◻)
+
-
×
◻/◻
/
÷
2

e
π
ln
log
log
lim
d/dx
Dx
|◻|
θ
=
>
<
>=
<=
sin
cos
tan
cot
sec
csc

asin
acos
atan
acot
asec
acsc

sinh
cosh
tanh
coth
sech
csch

asinh
acosh
atanh
acoth
asech
acsch

Tu Tutor Personal de Mates. Potenciado por IA

Disponible 24/7, los 365 días del año.

Soluciones paso a paso completas. Sin anuncios.

Incluye múltiples métodos de resolución.

Descarga soluciones ilimitadas en formato PDF.

Practica sin límites con nuestro tablero inteligente.

Acceso premium en nuestras apps de iOS y Android.

Únete a 500k+ estudiantes en la resolución de problemas.

Escoge tu plan. Cancela cuando quieras.
Paga $39.97 USD de forma segura con tu método de pago.
Por favor espera mientras se procesa tu pago.

Crear una Cuenta