1. Planteamos el problema: Calcular la integral $$\int \frac{e^{2x} - 1}{e^{2x} + 3} \, dx$$.
2. Usamos el método de sustitución. Sea $$u = e^{2x} + 3$$.
3. Derivamos $$u$$ respecto a $$x$$: $$\frac{du}{dx} = 2e^{2x}$$, entonces $$du = 2e^{2x} dx$$.
4. Despejamos $$dx$$: $$dx = \frac{du}{2e^{2x}}$$.
5. Reescribimos la integral en términos de $$u$$:
$$\int \frac{e^{2x} - 1}{u} \cdot \frac{du}{2e^{2x}} = \frac{1}{2} \int \frac{e^{2x} - 1}{e^{2x} u} du = \frac{1}{2} \int \frac{e^{2x} - 1}{e^{2x} (e^{2x} + 3)} du$$.
6. Simplificamos la fracción dentro de la integral:
$$\frac{e^{2x} - 1}{e^{2x} (e^{2x} + 3)} = \frac{e^{2x}}{e^{2x} (e^{2x} + 3)} - \frac{1}{e^{2x} (e^{2x} + 3)} = \frac{1}{e^{2x} + 3} - \frac{1}{e^{2x} (e^{2x} + 3)}$$.
7. Sin embargo, esta forma no facilita la integración directa. Mejor volvemos a la sustitución inicial y expresamos $$e^{2x}$$ en función de $$u$$:
$$u = e^{2x} + 3 \Rightarrow e^{2x} = u - 3$$.
8. Entonces, $$du = 2e^{2x} dx = 2(u - 3) dx$$, despejamos $$dx$$:
$$dx = \frac{du}{2(u - 3)}$$.
9. La integral original se convierte en:
$$\int \frac{(u - 3) - 1}{u} \cdot \frac{du}{2(u - 3)} = \frac{1}{2} \int \frac{u - 4}{u (u - 3)} du$$.
10. Simplificamos la integral:
$$\frac{1}{2} \int \frac{u - 4}{u (u - 3)} du = \frac{1}{2} \int \left( \frac{A}{u} + \frac{B}{u - 3} \right) du$$.
11. Encontramos los coeficientes $$A$$ y $$B$$ para la descomposición en fracciones parciales:
$$u - 4 = A(u - 3) + Bu$$.
12. Expandimos y agrupamos:
$$u - 4 = A u - 3A + B u = (A + B) u - 3A$$.
13. Igualamos coeficientes:
Para $$u$$: $$1 = A + B$$.
Para término independiente: $$-4 = -3A$$.
14. De $$-4 = -3A$$, obtenemos $$A = \frac{4}{3}$$.
15. De $$1 = A + B$$, obtenemos $$B = 1 - \frac{4}{3} = -\frac{1}{3}$$.
16. La integral queda:
$$\frac{1}{2} \int \left( \frac{4/3}{u} - \frac{1/3}{u - 3} \right) du = \frac{1}{2} \left( \frac{4}{3} \int \frac{1}{u} du - \frac{1}{3} \int \frac{1}{u - 3} du \right)$$.
17. Integramos:
$$\int \frac{1}{u} du = \ln|u|$$ y $$\int \frac{1}{u - 3} du = \ln|u - 3|$$.
18. Por lo tanto:
$$\frac{1}{2} \left( \frac{4}{3} \ln|u| - \frac{1}{3} \ln|u - 3| \right) + C = \frac{2}{3} \ln|u| - \frac{1}{6} \ln|u - 3| + C$$.
19. Finalmente, sustituimos $$u = e^{2x} + 3$$:
$$\boxed{\frac{2}{3} \ln|e^{2x} + 3| - \frac{1}{6} \ln|e^{2x}| + C}$$.
20. Como $$\ln|e^{2x}| = 2x$$, podemos escribir:
$$\frac{2}{3} \ln|e^{2x} + 3| - \frac{1}{6} (2x) + C = \frac{2}{3} \ln|e^{2x} + 3| - \frac{x}{3} + C$$.
Respuesta final:
$$\int \frac{e^{2x} - 1}{e^{2x} + 3} dx = \frac{2}{3} \ln|e^{2x} + 3| - \frac{x}{3} + C$$.
Integral Sustitucion 3B7A4D
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