#int_(0)^(15)x^2sqrt(a^2-x^2)dx#?

Responda:

#int_0^a x^2sqrt(a^2-x^2)dx = (a^4pi)/16#

Explicação:

Avalie:

#int_0^a x^2sqrt(a^2-x^2)dx #

Substituto:

#x= asint#

#dx = a costdt#

com #t in [0,pi/2]#

de modo a:

#int_0^a x^2sqrt(a^2-x^2)dx = int_0^(pi/2) a^2 sin^2t sqrt(a^2-a^2 sin^2t)acostdt#

#int_0^a x^2sqrt(a^2-x^2)dx = a^4 int_0^(pi/2) sin^2t sqrt(1- sin^2t)costdt#

Para se qualificar para o #t in [0,pi/2]# o cosseno é positivo, então:

#sqrt(1- sin^2t) = cost#

e depois:

#int_0^a x^2sqrt(a^2-x^2)dx = a^4 int_0^(pi/2) sin^2t cos^2tdt#

Use agora as identidades trigonométricas:

#sin 2theta = 2 sin theta cos theta#

#2sin^2 theta = 1- cos theta#

Sun:

#sin^2t cos^2tdt = 1/4 sin^2 2t = 1/8(1-cos4t)#

e:

#int_0^a x^2sqrt(a^2-x^2)dx = a^4/8 int_0^(pi/2) (1-cos4t)dt#

Usando agora a linearidade da integral:

#int_0^a x^2sqrt(a^2-x^2)dx = a^4/8 (int_0^(pi/2) dt - int_0^(pi/2) cos4tdt)#

#int_0^a x^2sqrt(a^2-x^2)dx = a^4/8 [t - (sin 4t)/4]_0^(pi/2)#

#int_0^a x^2sqrt(a^2-x^2)dx = (a^4pi)/16#

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