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Calculadora de Eliminação Gaussiana

Resolva seus problemas de matemática com nossa calculadora de Eliminação Gaussiana passo a passo. Melhore suas habilidades matemáticas com nossa extensa lista de problemas difíceis. Encontre todas as nossas calculadoras aqui.

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log
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Dx
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cot
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csc

asin
acos
atan
acot
asec
acsc

sinh
cosh
tanh
coth
sech
csch

asinh
acosh
atanh
acoth
asech
acsch

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Aqui apresentamos um exemplo resolvido passo a passo de eliminação gaussiana. Esta solução foi gerada automaticamente pela nossa calculadora inteligente:

$\int_{-\infty}^{\infty}\left(\frac{1}{2x^2\left(x-1\right)}\right)dx$
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Aplicamos a regra: $\int\frac{a}{bc}dx$$=\frac{1}{c}\int\frac{a}{b}dx$, onde $a=1$, $b=x^2\left(x-1\right)$ e $c=2$

$\frac{1}{2}\int\frac{1}{x^2\left(x-1\right)}dx$

Use o método de decomposição de frações parciais para decompor a fração $\frac{1}{x^2\left(x-1\right)}$ em $3$ frações mais simples

$\frac{1}{x^2\left(x-1\right)}=\frac{A}{x^2}+\frac{B}{x-1}+\frac{C}{x}$

Precisamos encontrar os valores dos coeficientes $A, B, C$ para que a igualdade seja válida. O primeiro passo é se livrar do denominador multiplicando ambos os lados da equação da etapa anterior por $x^2\left(x-1\right)$

$1=x^2\left(x-1\right)\left(\frac{A}{x^2}+\frac{B}{x-1}+\frac{C}{x}\right)$

Multiplicando polinômios

$1=\frac{x^2\left(x-1\right)A}{x^2}+\frac{x^2\left(x-1\right)B}{x-1}+\frac{x^2\left(x-1\right)C}{x}$

Simplificando

$1=\left(x-1\right)A+x^2B+x\left(x-1\right)C$

Atribuindo valores a $x$ obtemos o seguinte sistema de equações

$\begin{matrix}1=-A&\:\:\:\:\:\:\:(x=0) \\ 1=B&\:\:\:\:\:\:\:(x=1) \\ 1=-2A+B+2C&\:\:\:\:\:\:\:(x=-1)\end{matrix}$

Prosseguimos para resolver o sistema de equações lineares

$\begin{matrix} -1A & + & 0B & + & 0C & =1 \\ 0A & + & 1B & + & 0C & =1 \\ -2A & + & 1B & + & 2C & =1\end{matrix}$

Reescrevemos os coeficientes em forma de matriz

$\left(\begin{matrix}-1 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 1 \\ -2 & 1 & 2 & 1\end{matrix}\right)$

Reduzimos a matriz original a uma matriz identidade usando o método de eliminação de Gauss-Jordan

$\left(\begin{matrix}1 & 0 & 0 & -1 \\ 0 & 1 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & -1\end{matrix}\right)$

A integral de $\frac{1}{x^2\left(x-1\right)}$ na forma decomposta é equivalente a

$\frac{-1}{x^2}+\frac{1}{x-1}+\frac{-1}{x}$
3

Use o método de decomposição de frações parciais para decompor a fração $\frac{1}{x^2\left(x-1\right)}$ em $3$ frações mais simples

$\frac{-1}{x^2}+\frac{1}{x-1}+\frac{-1}{x}$
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Expanda a integral $\int\left(\frac{-1}{x^2}+\frac{1}{x-1}+\frac{-1}{x}\right)dx$ em $3$ integrais usando a regra da integral de uma soma de funções e, em seguida, resolva cada integral separadamente

$\frac{1}{2}\int\frac{-1}{x^2}dx+\frac{1}{2}\int\frac{1}{x-1}dx+\frac{1}{2}\int\frac{-1}{x}dx$
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Podemos resolver a integral $\int\frac{1}{x-1}dx$ aplicando o método de integração por substituição ou mudança de variável. Primeiro, devemos identificar uma seção dentro da integral com uma nova variável (vamos chamá-la de $u$), que, quando substituída, torna a expressão dentro da integral mais simples. Podemos ver que $x-1$ é um bom candidato para ser substituído. A seguir, vamos definir a variável $u$ e atribuir a ela o candidato

$u=x-1$

Diferencie ambos os lados da equação $u=x-1$

$du=\frac{d}{dx}\left(x-1\right)$

Encontre a derivada

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

A derivada da soma de duas ou mais funções é equivalente à soma das derivadas de cada função separadamente

$1$
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Agora, para reescrever $dx$ em termos de $du$, precisamos encontrar a derivada de $u$. Portanto, precisamos calcular $du$, podemos fazer isso derivando a equação da etapa anterior

$du=dx$
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Substituímos $u$ e $dx$ na integral e depois simplificamos

$\frac{1}{2}\int\frac{-1}{x^2}dx+\frac{1}{2}\int\frac{1}{u}du+\frac{1}{2}\int\frac{-1}{x}dx$

Aplicamos a regra: $\frac{a}{x^b}$$=ax^{-b}$, onde $a=-1$ e $b=2$

$\frac{1}{2}\int-x^{-2}dx$

Aplicamos a regra: $\int cxdx$$=c\int xdx$, onde $c=-1$ e $x=x^{-2}$

$-\left(\frac{1}{2}\right)\int x^{-2}dx$

Aplicamos a regra: $\frac{a}{b}c$$=\frac{ca}{b}$, onde $a=1$, $b=2$, $c=-1$, $a/b=\frac{1}{2}$ e $ca/b=-\left(\frac{1}{2}\right)\int x^{-2}dx$

$-\frac{1}{2}\int x^{-2}dx$

Aplicamos a regra: $\int x^ndx$$=\frac{x^{\left(n+1\right)}}{n+1}+C$, onde $n=-2$

$-\frac{1}{2}\frac{x^{-1}}{-1}$

Simplificamos a expressão

$\frac{1}{2x}$
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A integral $\frac{1}{2}\int\frac{-1}{x^2}dx$ resulta em: $\frac{1}{2x}$

$\frac{1}{2x}$

Aplicamos a regra: $\int\frac{n}{x}dx$$=n\ln\left(x\right)+C$, onde $x=u$ e $n=1$

$\frac{1}{2}\ln\left|u\right|$

Substitua $u$ pelo valor que foi originalmente atribuído na substituição: $x-1$

$\frac{1}{2}\ln\left|x-1\right|$
9

A integral $\frac{1}{2}\int\frac{1}{u}du$ resulta em: $\frac{1}{2}\ln\left|x-1\right|$

$\frac{1}{2}\ln\left|x-1\right|$

Aplicamos a regra: $\int\frac{n}{x}dx$$=n\ln\left(x\right)+C$, onde $n=-1$

$-\left(\frac{1}{2}\right)\ln\left|x\right|$

Aplicamos a regra: $\frac{a}{b}c$$=\frac{ca}{b}$, onde $a=1$, $b=2$, $c=-1$, $a/b=\frac{1}{2}$ e $ca/b=-\left(\frac{1}{2}\right)\ln\left(x\right)$

$-\frac{1}{2}\ln\left|x\right|$
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A integral $\frac{1}{2}\int\frac{-1}{x}dx$ resulta em: $-\frac{1}{2}\ln\left|x\right|$

$-\frac{1}{2}\ln\left|x\right|$
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Depois de juntar os resultados de todas as integrais individuais, obtemos

$\frac{1}{2x}+\frac{1}{2}\ln\left|x-1\right|-\frac{1}{2}\ln\left|x\right|$
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Colocamos os limites iniciais de integração

$\left[\left(\frac{1}{2x}+\frac{1}{2}\ln\left(x-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(x\right)\right)\right]_{- \infty }^{\infty }$
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Aplicamos a regra: $\left[x\right]_{a}^{b}$$=\lim_{c\to a}\left(\left[x\right]_{c}^{b}\right)+C$, onde $a=- \infty $, $b=\infty $ e $x=\frac{1}{2x}+\frac{1}{2}\ln\left(x-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(x\right)$

$\lim_{c\to{- \infty }}\left(\left[\left(\frac{1}{2x}+\frac{1}{2}\ln\left|x-1\right|-\frac{1}{2}\ln\left|x\right|\right)\right]_{c}^{\infty }\right)$
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Aplicamos a regra: $\left[x\right]_{a}^{b}$$=eval\left(x,b\right)-eval\left(x,a\right)+C$, onde $a=c$, $b=\infty $ e $x=\frac{1}{2x}+\frac{1}{2}\ln\left(x-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(x\right)$

$\lim_{c\to{- \infty }}\left(\frac{1}{2\cdot \infty }+\frac{1}{2}\ln\left|\infty -1\right|-\frac{1}{2}\ln\left|\infty \right|-\left(\frac{1}{2c}+\frac{1}{2}\ln\left|c-1\right|-\frac{1}{2}\ln\left|c\right|\right)\right)$

Aplicamos a regra: $\ln\left(\infty \right)$$=\infty $

$\lim_{c\to{- \infty }}\left(\frac{1}{2\cdot \infty }+\frac{1}{2}\ln\left(\infty -1\right)-\frac{1}{2}\cdot \infty -\left(\frac{1}{2c}+\frac{1}{2}\ln\left(c-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(c\right)\right)\right)$

Aplicamos a regra: $\infty x$$=\infty sign\left(x\right)$, onde $x=2$

$\lim_{c\to{- \infty }}\left(\frac{1}{\infty }+\frac{1}{2}\ln\left(\infty -1\right)-\frac{1}{2}\cdot \infty -\left(\frac{1}{2c}+\frac{1}{2}\ln\left(c-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(c\right)\right)\right)$

Aplicamos a regra: $\infty x$$=\infty sign\left(x\right)$, onde $x=-\frac{1}{2}$

$\lim_{c\to{- \infty }}\left(\frac{1}{\infty }+\frac{1}{2}\ln\left(\infty -1\right)- \infty -\left(\frac{1}{2c}+\frac{1}{2}\ln\left(c-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(c\right)\right)\right)$

Aplicamos a regra: $a+x$$=\infty sign\left(a\right)$

$\lim_{c\to{- \infty }}\left(\frac{1}{\infty }+\frac{1}{2}\ln\left(\infty \right)- \infty -\left(\frac{1}{2c}+\frac{1}{2}\ln\left(c-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(c\right)\right)\right)$

Aplicamos a regra: $\ln\left(\infty \right)$$=\infty $

$\lim_{c\to{- \infty }}\left(\frac{1}{\infty }+\frac{1}{2}\cdot \infty - \infty -\left(\frac{1}{2c}+\frac{1}{2}\ln\left(c-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(c\right)\right)\right)$

Aplicamos a regra: $\infty x$$=\infty sign\left(x\right)$, onde $x=\frac{1}{2}$

$\lim_{c\to{- \infty }}\left(\frac{1}{\infty }+\infty - \infty -\left(\frac{1}{2c}+\frac{1}{2}\ln\left(c-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(c\right)\right)\right)$

Aplicamos a regra: $\frac{a}{b}$$=0$

$\lim_{c\to{- \infty }}\left(\infty - \infty -\left(\frac{1}{2c}+\frac{1}{2}\ln\left(c-1\right)-\frac{1}{2}\ln\left(c\right)\right)\right)$

Aplicamos a regra: $\infty - \infty $=indeterminado

indeterminado
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Avalie os limites resultantes da integral

indeterminate
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Quando os limites da integral não existem, diz-se que a integral é divergente

A integral diverge.

Resposta final para o problema

A integral diverge.

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