Integrales racionales (fracciones simples)

Integrales de funciones racionales resueltas paso a paso: división de polinomios y descomposición en fracciones simples.

Una integral racional es la de un cociente de polinomios. Si el grado de arriba es mayor o igual que el de abajo, primero se dividen. Después, el denominador se factoriza y la fracción se descompone en fracciones simples, que se integran como logaritmos o arcotangentes.

Fórmulas

Raíces simples
Logaritmo

Ejercicios resueltos

Intenta resolver cada ejercicio y después abre la solución. Todas las soluciones están hechas y comprobadas con el motor de Lyz Math.

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Ejercicio 1

Ver la solución paso a paso
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  1. Queremos calcular:
  2. Descomponemos en fracciones parciales:
    ¿Por qué? Una fracción complicada se puede escribir como suma de fracciones simples, y cada una de esas tiene una integral conocida (normalmente un logaritmo).
  3. Factor constante: sacamos fuera de la integral.
    ¿Por qué? Un número que multiplica no cambia la forma de la función, solo la escala; se saca fuera y se multiplica al final.
  4. Integral de una suma: integramos cada término por separado.
    ¿Por qué? Integrar es lo contrario de derivar. Como la derivada de una suma es la suma de derivadas, la integral de una suma también se hace término a término.
  5. **Integral de :** .
    ¿Por qué? Las integrales inmediatas son las derivadas conocidas leídas al revés: si , entonces .
  6. Factor constante: sacamos fuera de la integral.
  7. **Integral de :** .
  8. Juntamos los resultados:
  9. Sumamos la constante de integración :
    ¿Por qué? Al derivar, las constantes desaparecen. Por eso, al integrar, no sabemos qué constante había: se escribe para indicar que vale cualquiera.
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Ejercicio 2

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  1. Queremos calcular:
  2. Cambio de variable (sustitución): sea , entonces .
    ¿Por qué? Es la regla de la cadena al revés: si dentro del integrando aparece una función y también su derivada, llamándola la integral se vuelve mucho más sencilla.
  3. **Integral de :** .
    ¿Por qué? Las integrales inmediatas son las derivadas conocidas leídas al revés: si , entonces .
  4. Deshacemos el cambio :
    ¿Por qué? Si todos los exponentes son múltiplos del mismo número (por ejemplo y ), llamando la ecuación se convierte en una de segundo grado, que ya sabemos resolver. Después se deshace el cambio.
  5. Sumamos la constante de integración :
    ¿Por qué? Al derivar, las constantes desaparecen. Por eso, al integrar, no sabemos qué constante había: se escribe para indicar que vale cualquiera.

En Lyz Math también puedes verlo con: Fracciones parciales.

3

Ejercicio 3

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  1. Queremos calcular:
  2. Descomponemos en fracciones parciales:
    ¿Por qué? Una fracción complicada se puede escribir como suma de fracciones simples, y cada una de esas tiene una integral conocida (normalmente un logaritmo).
  3. Integral de una suma: integramos cada término por separado.
    ¿Por qué? Integrar es lo contrario de derivar. Como la derivada de una suma es la suma de derivadas, la integral de una suma también se hace término a término.
  4. Regla de la potencia: (con ).
  5. Integral de una constante: .
    ¿Por qué? Las integrales inmediatas son las derivadas conocidas leídas al revés: si , entonces .
  6. Cambio de variable (sustitución): sea , entonces .
    ¿Por qué? Es la regla de la cadena al revés: si dentro del integrando aparece una función y también su derivada, llamándola la integral se vuelve mucho más sencilla.
  7. **Integral de :** .
  8. Deshacemos el cambio :
    ¿Por qué? Si todos los exponentes son múltiplos del mismo número (por ejemplo y ), llamando la ecuación se convierte en una de segundo grado, que ya sabemos resolver. Después se deshace el cambio.
  9. Juntamos los resultados:
  10. Sumamos la constante de integración :
    ¿Por qué? Al derivar, las constantes desaparecen. Por eso, al integrar, no sabemos qué constante había: se escribe para indicar que vale cualquiera.
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Ejercicio 4

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  1. Queremos calcular:
  2. Integral tipo arcotangente: .
  3. Sumamos la constante de integración :
    ¿Por qué? Al derivar, las constantes desaparecen. Por eso, al integrar, no sabemos qué constante había: se escribe para indicar que vale cualquiera.
5

Ejercicio 5

Ver la solución paso a paso
Resultado ✓ Verificado
  1. Queremos calcular:
  2. Descomponemos en fracciones parciales:
    ¿Por qué? Una fracción complicada se puede escribir como suma de fracciones simples, y cada una de esas tiene una integral conocida (normalmente un logaritmo).
  3. Integral de una suma: integramos cada término por separado.
    ¿Por qué? Integrar es lo contrario de derivar. Como la derivada de una suma es la suma de derivadas, la integral de una suma también se hace término a término.
  4. Factor constante: sacamos fuera de la integral.
    ¿Por qué? Un número que multiplica no cambia la forma de la función, solo la escala; se saca fuera y se multiplica al final.
  5. Cambio de variable (sustitución): sea , entonces .
    ¿Por qué? Es la regla de la cadena al revés: si dentro del integrando aparece una función y también su derivada, llamándola la integral se vuelve mucho más sencilla.
  6. **Integral de :** .
    ¿Por qué? Las integrales inmediatas son las derivadas conocidas leídas al revés: si , entonces .
  7. Deshacemos el cambio :
    ¿Por qué? Si todos los exponentes son múltiplos del mismo número (por ejemplo y ), llamando la ecuación se convierte en una de segundo grado, que ya sabemos resolver. Después se deshace el cambio.
  8. Factor constante: sacamos fuera de la integral.
  9. Cambio de variable (sustitución): sea , entonces .
  10. Descomponemos en fracciones parciales:
  11. Descomponemos en fracciones parciales:
  12. Factor constante: sacamos fuera de la integral.
  13. Integral de una suma: integramos cada término por separado.
  14. **Integral de :** .
  15. Factor constante: sacamos fuera de la integral.
  16. **Integral de :** .
  17. Juntamos los resultados:
  18. Deshacemos el cambio :
  19. Juntamos los resultados:
  20. Sumamos la constante de integración :
    ¿Por qué? Al derivar, las constantes desaparecen. Por eso, al integrar, no sabemos qué constante había: se escribe para indicar que vale cualquiera.

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