Para resolver la integral ∫ln(x2+2x+2)dx, aplicamos el cambio de variable sugerido.
a) Cambio de variableSea t=x+1. Entonces, dt=dx. También, podemos expresar x en términos de t como x=t−1.Sustituimos x en el argumento del logaritmo:
(x+1)2+1=t2+1 Por lo tanto, la integral se transforma en:
∫ln(x2+2x+2)dx=∫ln((x+1)2+1)dx=∫ln(t2+1)dt b) Resolución de la integral por partesAhora resolvemos ∫ln(t2+1)dt usando la integración por partes, que se define como ∫udv=uv−∫vdu.Elegimos:
u=ln(t2+1)⟹du=t2+12tdt dv=dt⟹v=t Aplicando la fórmula de integración por partes:
∫ln(t2+1)dt=tln(t2+1)−∫t⋅t2+12tdt =tln(t2+1)−∫t2+12t2dt Para resolver la integral restante ∫t2+12t2dt, podemos reescribir el numerador:
t2+12t2=t2+12(t2+1)−2=2−t2+12 Entonces, la integral se convierte en:
∫(2−t2+12)dt=2t−2arctan(t)+C1 Sustituyendo esto de nuevo en la expresión de la integración por partes:
∫ln(t2+1)dt=tln(t2+1)−(2t−2arctan(t))+C =tln(t2+1)−2t+2arctan(t)+C c) Sustitución inversaFinalmente, sustituimos t=x+1 de vuelta en la expresión obtenida:
∫ln(x2+2x+2)dx=(x+1)ln((x+1)2+1)−2(x+1)+2arctan(x+1)+C Simplificando el término del logaritmo:
(x+1)2+1=x2+2x+1+1=x2+2x+2 Por lo tanto, la solución final es:
(x+1)ln(x2+2x+2)−2(x+1)+2arctan(x+1)+C