---- (1) ----------------------

>   Int(sin(3*x),x);

Int(sin(3*x),x)

t = 3x      dt/dx  = 3    dx=dt/3      1/3*Int(sin(t),t) = -1/3*cos(t)  

>   subs(t=3*x,-1/3*cos(t));

-1/3*cos(3*x)

Controllo con Maple:

>   Int(sin(3*x),x) = int(sin(3*x),x);

Int(sin(3*x),x) = -1/3*cos(3*x)

Per calcolare  Int(sin(3*x),x = 0 .. 1)  posso fare   -cos(3*1)/2 - (-cos(3*0)/2)   oppure:

 Int(sin(3*x),x = 0 .. 1) = 1/3*Int(sin(t),t = 0 .. 3)     ho applicato t = 3x agli estremi di integrazione  

>   print (Int(sin(3*x),x=0..1), Int(sin(t),t=0..3)/3, int(sin(3*x),x=0..1));

 ---- (2) -----------------------------------------------------------------

>   Int(sin(3*log(x))/x,x=1..2);

Int(sin(3*ln(x))/x,x = 1 .. 2)

In [1,2] l'integranda è definita e continua.      t=3 log(x)   dt=3dx/x  dx = dt/3*x   

>   diff(3*log(x),x);

3/x

>   Int(sin(t),t) = int(sin(t),t);
Int(sin(t),t=0..3*log(2))/3 = subs(t=3*log(2),int(sin(t),t)/3)-subs(t=0,int(sin(t),t)/3);
simplify(%);
simplify(");

Int(sin(t),t) = -cos(t)

1/3*Int(sin(t),t = 0 .. 3*ln(2)) = -1/3*cos(3*ln(2))+1/3*cos(0)

1/3*Int(sin(t),t = 0 .. 3*ln(2)) = -1/3*cos(3*ln(2))+1/3

Controllo con Poligon (copia la parte rossa e aziona CLP):
F(x)=SIN(3*LOG(x))/x

[1,2] F INT =   0.4956648059

-4/3*COS(LN(2))^3+COS(LN(2))+1/3 = 0.4956648059885939

OK

Verifica dell'integrale indefinito:

>   Int(sin(3*log(x))/x,x) = int(sin(3*log(x))/x,x);

Int(sin(3*ln(x))/x,x) = -1/3*cos(3*ln(x))

ATTENZIONE: il calcolo diretto dell'integrale definito con Maple in questo caso non avrebbe dato un "bel risultato":

>   Int(sin(3*log(x))/x,x=1..2) = int(sin(3*log(x))/x,x=1..2);

Int(sin(3*ln(x))/x,x = 1 .. 2) = -4/3*cos(ln(2))^3+cos(ln(2))+1/3

Numericamente invece OK:

>   Int(sin(3*log(x))/x,x=1..2) = evalf(int(sin(3*log(x))/x,x=1..2),12);

Int(sin(3*ln(x))/x,x = 1 .. 2) = .495664805989

 ---- (3) ----------------------------------------------------

>   Int(1/(x^2+4*x+5),x);

Int(1/(x^2+4*x+5),x)

Cerco di usare:

>   Int(1/(1+x^2),x)=int(1/(1+x^2),x);

Int(1/(1+x^2),x) = arctan(x)

(x+2)^2 = x^2+4x+4    (x+2)^2+1     x+2=t  dt=dx

>   Int(1/((x+2)^2+1),x) = Int(1/(t^2+1),t);

Int(1/((x+2)^2+1),x) = Int(1/(t^2+1),t)

>   int(1/(t^2+1),t); subs(t=x+2,%);
subs(t=x+2,");

arctan(t)

arctan(x+2)

Verifica:

>   diff(arctan(x+2),x); expand(%);

1/((x+2)^2+1)

1/(x^2+4*x+5)

 ---- (4) ----------------------------------

>   Int(sin(x)^2*cos(x)^3,x);

Int(sin(x)^2*cos(x)^3,x)

sin(x)=t    dt/dx = cos(x)   dx = dt/cos(x)     cos(x)^3 dx = cos(x)^2*cos(x) dx     cos(x)dx  = dt

>   Int(t^2*(1-t^2),t) = expand(Int(t^2*(1-t^2),t)); int(t^2*(1-t^2),t);subs(t=sin(x),%);

Int(t^2*(1-t^2),t) = -Int(-t^2+t^4,t)

-1/5*t^5+1/3*t^3

-1/5*sin(x)^5+1/3*sin(x)^3

Verifica (ottengo espressioni diverse; per vedere se sono equivalenti ne faccio la differenza e semplifico):

>   diff(-1/5*sin(x)^5+1/3*sin(x)^3,x); % - (sin(x)^2*cos(x)^3); simplify(%);

-sin(x)^4*cos(x)+sin(x)^2*cos(x)

-sin(x)^4*cos(x)+sin(x)^2*cos(x)-sin(x)^2*cos(x)^3

0

---- (5) --------------------------------------

>   Int(cos(3*x)^5,x);

Int(cos(3*x)^5,x)

t = sin(3x)   dt/dx = cos(3x)*3  cos(3x)^4 = (cos(3x)^2)^2 = (1-sin(3x)^2)^2

>   Int((1-t^2)^2,t)/3;

1/3*Int((1-t^2)^2,t)

>   expand((t^2-1)^2);

t^4-2*t^2+1

>   Int(t^4-2*t^2+1,t)/3= subs(t=sin(3*x),int(t^4-2*t^2+1,t)/3);

1/3*Int(t^4-2*t^2+1,t) = 1/15*sin(3*x)^5-2/9*sin(3*x)^3+1/3*sin(3*x)

1/15*cos(3*x)^4*sin(3*x)+4/45*cos(3*x)^2*sin(3*x)+8/45*sin(3*x)

1/15*sin(3*x)^5-2/9*sin(3*x)^3+7/45*sin(3*x)-1/15*cos(3*x)^4*sin(3*x)-4/45*cos(3*x)^2*sin(3*x)

0

Calcolo diretto e verifica:

>   int(cos(3*x)^5,x);
subs(t=sin(3*x),int(t^4-2*t^2+1,t)/3)-int(cos(3*x)^5,x); simplify(%);

1/15*cos(3*x)^4*sin(3*x)+4/45*cos(3*x)^2*sin(3*x)+8/45*sin(3*x)

1/15*sin(3*x)^5-2/9*sin(3*x)^3+7/45*sin(3*x)-1/15*cos(3*x)^4*sin(3*x)-4/45*cos(3*x)^2*sin(3*x)

0

---- (6) -------------------------------

Come fare a mano:

>   Int(1/sqrt(a^2-x^2),x) = int(1/sqrt(a^2-x^2),x);

Int(1/((a^2-x^2)^(1/2)),x) = arctan(x/(a^2-x^2)^(1/2))

Ci si puo' arrivare pensando a  Int(1/((1-x^2)^(1/2)),x) = arcsin(x)   direttamente o usando la sostituzione:

t= x/a   dt/dx = 1/a  dx = a dt    

>   Int(1/sqrt(a^2-x^2),x) = Int(1/sqrt(1-t^2)*a,t)/a; Int(1/sqrt(1-t^2),t) = subs(t=x/a,int(1/sqrt(1-t^2),t));

Int(1/((a^2-x^2)^(1/2)),x) = 1/a*Int(1/(1-t^2)^(1/2)*a,t)

Int(1/((1-t^2)^(1/2)),t) = arcsin(x/a)

Come mai ho un risultato diverso?

Le due espressioni sono equivalenti? Nel portare fuori a abbiamo supposto che fosse positivo.

Proviamo a mettere l'assunzione a positivo:

>   assume(a>0); Int(1/sqrt(a^2-x^2),x) = int(1/sqrt(a^2-x^2),x);

Int(1/((a^2-x^2)^(1/2)),x) = -arcsin(1/a*x)

>   about(a);

Originally a, renamed a~:

  is assumed to be: RealRange(Open(0),infinity)

OK

Togliamo l'assunzione con   a := 'a'

>   a := 'a': about(a);

a:

  nothing known about this object

Vediamo che cosa sarebbe accaduto per a negativo:

>   assume(a<0); Int(1/sqrt(a^2-x^2),x) = int(1/sqrt(a^2-x^2),x);

Int(1/((a^2-x^2)^(1/2)),x) = -arcsin(1/a*x)

Nel cacolo a mano avremmo dovuto distinguere i due casi.

Togliamo l'assunzione.

>   a := 'a':

---- (7) ------------------------------------------------------------

A volte Maple esprime i risultati usando particolari simboli di funzione (i comportamenti possono essere diversi a seconda della versione di Maple). Ecco un esempio:

>   Int(sqrt(1+4^x)*2^x,x) = int(sqrt(1+4^x)*2^x,x);

Int((1+4^x)^(1/2)*2^x,x) = 1/2*1/ln(2)*exp(x*ln(2))*(1+exp(x*ln(2))^2)^(1/2)+1/2*1/ln(2)*arcsinh(exp(x*ln(2)))

Qui usa le funzioni "iperboliche" (vedi). Si possono operare delle sostituzioni manuali o usare un apposito comando di conversione, per esprimere le funzioni iperboliche mediante il logaritmo e l'esponenziale:

>   convert(%,ln);

Int((1+4^x)^(1/2)*2^x,x) = 1/2*1/ln(2)*exp(x*ln(2))*(1+exp(x*ln(2))^2)^(1/2)+1/2*1/ln(2)*ln(exp(x*ln(2))+(1+exp(x*ln(2))^2)^(1/2))

Altro esempio di conversione:

>   x*tanh(x); convert(%,exp);

x*tanh(x)

x*(exp(x)^2-1)/(exp(x)^2+1)

A volte l'uso di simplify o expand e opportune "conversioni" consentono di rendere più leggibili (e manipolabili) certe espressioni (usa % invece di " in versioni più recenti di Maple):



La nuova formulazione della funzione consente (assieme al comando "convert") di manipolarla meglio; in questo caso di trovarne un integrale in cui non compaiono numeri complessi.
Verifica: