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Integração completando o quadrado

A integral de 1 sobre x² + 2x + 5 é 0,5 vezes o arco tangente de (2x + 2)/4, mais C. Digite os três coeficientes da quadrática e veja cada etapa: o quadrado completado, o deslocamento, o resto e a antiderivada final. Grátis no seu navegador.

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Se você digitar
A
1
B
2
C
5
Você obtém
Discriminante
-16
H
-1
K
4
Quadrado completado
((x + 1)^2 + 4)

Ela reescreve o denominador como um quadrado completado a((x−h)²+k), aplica a identidade padrão do arco tangente e retorna o resultado completo: o discriminante, o deslocamento do vértice h, o resto k, o fator de escala s e a antiderivada final (2/s)·arctan((2ax+b)/s) + C como uma expressão legível.

Por que completar o quadrado transforma esta integral em arco tangente

A integral de dx/(x²+1) é arctan(x), um dos primeiros resultados de qualquer curso de cálculo. Completar o quadrado é o passo algébrico que reduz toda uma família de integrais a esse único caso conhecido. Qualquer quadrático ax²+bx+c com coeficiente líder não nulo pode ser reescrito como a((x−h)²+k), onde h = −b/(2a) é o deslocamento horizontal e k = c − b²/(4a) é o que resta após o deslocamento.

Quando o discriminante b²−4ac é negativo, k é estritamente positivo em relação a a, de modo que o denominador é uma constante multiplicada por uma soma de quadrados, (x−h)²+k. Ao fatorar k dessa soma, obtém-se a forma 1 + ((x−h)/√k)², e a substituição u = (x−h)/√k converte a integral diretamente em um múltiplo de ∫du/(u²+1). O resultado é um arco tangente cujo argumento é linear em x e cuja constante líder absorve cada fator de escala introduzido no caminho.

O que você recebe e como ler

Você envia os três coeficientes a, b e c do denominador quadrático, mais uma precisão opcional entre 0 e 15 casas decimais. A resposta começa ecoando os coeficientes e relatando o discriminante d = b²−4ac, que deve ser negativo para que a forma de arco tangente exista. Cada campo numérico é arredondado para a precisão solicitada, e os mesmos valores arredondados são os usados dentro das strings de expressão, de modo que a forma textual e os campos numéricos nunca divergem.

Se você derivar simbolicamente a antiderivada retornada, recupera 1/(ax²+bx+c) exatamente; a derivação está documentada no código-fonte e no campo formula de cada resposta, que declara as identidades usadas para que um avaliador ou colega possa auditar o método sem ler nenhum código.

Conferir lição de cálculo passo a passo

Compare seu quadrado completado, fator de escala e expressão final de arco tangente com cada campo intermediário, não apenas com uma resposta final.

Encaminhar integrais em um pipeline de CAS

Use a verificação do discriminante para enviar integrais de 1/quadrático ao ramo do arco tangente ou ao ramo logarítmico automaticamente, com os erros como sinal de roteamento.

Gerar antiderivadas para modelos de física com funções racionais

Sistemas amortecidos e forçados costumam produzir termos 1/(ax²+bx+c); obtenha uma antiderivada em forma fechada com precisão controlada para avaliação posterior.

Quanto custa?

Também é grátis executar no seu navegador nesta página.

Quais integrais ele resolve?

Exatamente ∫ dx/(ax²+bx+c) onde o discriminante b²−4ac é negativo. Essa é a família cuja antiderivada é uma constante vezes o arco tangente de uma expressão linear.

O que significam h e k na resposta?

São os parâmetros do quadrado completado: ax²+bx+c = a((x−h)²+k), com h = −b/(2a) e k = c − b²/(4a).

Como verifico o resultado?

Derive (2/s)·arctan((2ax+b)/s) com s = √(4ac−b²); a regra da cadeia dá 4a/(s²+(2ax+b)²), que simplifica de volta para 1/(ax²+bx+c). O campo formula de cada resposta declara essas identidades.

Quais formatos de entrada são aceitos para os coeficientes?

Números ou strings decimais, com notação científica opcional, até uma magnitude de 1e15. A opção precision, de 0 a 15 casas decimais, controla o arredondamento de cada campo numérico da resposta.

Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/math/integration-by-completing-the-square

Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/math/integration-by-completing-the-square \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"a":1,"b":2,"c":5}'
{
  "a": 1,
  "b": 2,
  "c": 5
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "math.integration_by_completing_the_square",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.

por chamadaUS$ 0,002

Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.

max_abs_coeff1000000000000000
HTTPCódigoO que significa
401unauthorizedToken ausente ou inválido. Confira o header Authorization.
402insufficient_balanceSaldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo.
404unknown_typeEsse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo.
429rate_limitedMuitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo.

A API de integração por completar o quadrado encontra a antiderivada de um sobre um polinônio quadrático, 1/(ax²+bx+c), quando o quadrático não tem raízes reais. Quando o discriminante é zero ou positivo, a forma de arco tangente não se aplica, e a API informa isso em vez de adivinhar, porque esse caso pertence à forma logarítmica com frações parciais.

Por que completar o quadrado transforma esta integral em arco tangente

O endpoint de integração por completar o quadrado executa exatamente essa sequência e expõe cada quantidade intermediária, para que você possa conferir a álgebra passo a passo em vez de confiar em uma caixa-preta que retorna apenas uma fórmula final.

O que a API retorna e como interpretar

Em seguida, fornece h e k do quadrado completado a((x−h)²+k), apresentado como uma string legível no campo completed_square. Depois vêm a escala s = √(4ac−b²) e o coeficiente 2/s, e finalmente o arctan_argument e a string completa da antiderivada, (2/s)·arctan((2ax+b)/s) + C.

Quando a resposta é um erro, e por que isso é correto

Um discriminante negativo não é um detalhe técnico; é a linha divisória entre duas famílias diferentes de antiderivadas. Quando b²−4ac é positivo, o quadrático tem duas raízes reais distintas, o denominador fatora sobre os reais e a integral se divide por frações parciais em uma soma de logaritmos. Quando o discriminante é zero, o quadrático é um quadrado perfeito e a integral é uma função racional, novamente sem nenhum arco tangente envolvido. Retornar uma expressão de arco tangente em qualquer um dos casos seria silenciosamente errado, por isso a API rejeita ambos com um erro invalid_input claro que informa o valor do discriminante e explica qual forma realmente se aplica. O mesmo rigor cobre a = 0, que torna o denominador linear e a integral um logaritmo simples. Esse comportamento de falha fechada importa em pipelines automatizados: uma cadeia de solucionadores que alimenta coeficientes neste endpoint recebe um sinal explícito e analisável para encaminhar o problema ao ramo logarítmico, em vez de uma fórmula plausível mas incorreta se propagando adiante.

O que acontece quando o discriminante é zero ou positivo?

A requisição falha com um erro invalid_input que informa o valor do discriminante. Esses casos integram em logaritmos ou funções racionais por frações parciais, e retornar um arco tangente seria errado.

Ver a documentação completa do KIT →