Resolución de la integral indefinida
En primer lugar, simplificamos la expresión de la integral extrayendo factor común en el denominador:
I=∫4(1+ex)dx=∫21+exdx=21∫1+exdx Siguiendo la sugerencia, aplicamos el cambio de variable t=1+ex. Para hallar el diferencial dx, elevamos al cuadrado y derivamos:
t2=1+ex⟹ex=t2−1 2tdt=exdx⟹dx=ex2tdt=t2−12tdt Sustituimos en la integral original:
I=21∫t1⋅t2−12tdt=∫t2−11dt Para resolver esta integral, descomponemos la fracción en fracciones simples:
t2−11=(t−1)(t+1)1=t−1A+t+1B Utilizamos el método de coeficientes indeterminados: 1=A(t+1)+B(t−1). Si evaluamos en t=1 obtenemos A=1/2, y en t=−1 obtenemos B=−1/2. Integramos:
I=∫(t−11/2−t+11/2)dt=21ln∣t−1∣−21ln∣t+1∣+C Aplicamos las propiedades de los logaritmos y deshacemos el cambio de variable inicial (t=1+ex):
I=21lnt+1t−1+C=21ln(1+ex+11+ex−1)+C