Enunciado

Calcule a integral.

int ln (x^2 + 4) d x

Passo 1

Faaaala, galera do Responde Aí!!

Pra fazermos esse exercício vamos ter que resolver através do método da integração por partes. Nesse método, vamos utilizar as duas funções do integrando e transformá-las em outro fator mais fácil de calcular.

Então, pegando uma integral da forma:

int f (x) g (x) d x

Iremos fazer:

u = f (x) e d v = g (x) d x

E, a partir disso, vamos encontrar a derivada da função u e determinar a função v para substituir na fórmula da integral por partes dada por:

int u d v = u v - int v d u

Passo 2

Assim, para esse exercício temos:

int ln (x^2 + 4) d x

E supondo:

u = ln (x^2 + 4) e d v = d x

Conseguimos encontrar:

d u = (2 x)/(x^2 + 4) d x

E:

v = int d x

Ou seja:

v = x

Passo 3

Então, substituindo na fórmula da integração por partes:

int ln (x^2 + 4) d x = (ln (x^2 + 4)) (x) - int (x) ((2 x)/(x^2 + 4)) d x

Que pode ser reescrita como:

int ln (x^2 + 4) d x = x ln (x^2 + 4) - int (2 x^2)/(x^2 + 4) d x

Passo 4

Como a integral do lado direito da equação não possui um resultado já definido, precisamos deixa-lo em uma forma integrável. Então, com um jogo de cintura, podemos reescrever essa integral como:

int (2 x^2)/(x^2 + 4) d x = int (2 - (8)/(x^2 + 4)) d x

Então, a integral agora terá a nova forma:

int ln (x^2 + 4) d x = x ln (x^2 + 4) - int (2 - (8)/(x^2 + 4)) d x

Ou ainda:

int ln (x^2 + 4) d x = x ln (x^2 + 4) - int 2 d x + int (8)/(x^2 + 4) d x

E, portanto, teremos:

int ln (x^2 + 4) d x = x ln (x^2 + 4) - 2 x + 8 int (1)/(x^2 + 4) d x

Passo 5

A última integral restante pode ser resolvida através da fórmula 22 presente na Lista de Integrais na página 489 do livro CÁLCULO VOL. 1 - 10ª ED - ANTON. Logo:

int (1)/(3 x - 2) d x = int (1)/(u) ((d u)/(3))

int (1)/(3 x - 2) d x = (1)/(3) ln u

Substituindo a variável de origem:

int (1)/(3 x - 2) d x = (1)/(3) ln (3 x - 2)

Portanto, o resultado da integral é:

int ln (3 x - 2) d x = x ln (3 x - 2) - x - 2 ((1)/(3) ln (3 x - 2)) + C

int ln (3 x - 2) d x = x ln (3 x - 2) - x - (2)/(3) ln (3 x - 2) + C

Resposta

int ln (3 x - 2) d x = x ln (3 x - 2) - x - (2)/(3) ln (3 x - 2) + C

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Seja n um natural diferente de zero. Verifiqueb) ∫ 0 1 1 - x 2 n d x = 2 2 n n ! 2 2 n + 1 !
Verifique que, para todo natural n ≥ 1 tem-se: ∫ 0 1 1 - x 2 nd x =2 n 2 n + 1.∫ 0 1 1 - x 2 n - 1 d x