Enunciado

Calcule a integral.

∫ 0 π 4 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ

Passo 1

E aí, pessoal!

Nesse problema temos que calcular a integral

∫ 0 π 4 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ

Parece complicado?

Para resolver esse problema podemos simplificar nossa função de integração para podermos aplicar o teorema fundamental do calculo.

Para a simplificação só precisamos relembrar que:

sec 2 ⁡ x = 1 cos 2 ⁡ x

Agora para calcular a integral devemos calcular primeiro a indefinida para encontrar a primitiva e, depois, aplicar o Teorema Fundamental do Cálculo, que diz o seguinte:

Que a integral definida é tipo medir a área sob a curva de f ( x ) entre dois pontos, digamos a e b . É como calcular o espaço que a função ocupa no gráfico.

Aqui vem o truque! Se você conhece uma antiderivada F ( x ) de f ( x ) , a integral definida de f ( x ) entre a e b é igual a F ( b ) - F ( a ) . Ou seja, a diferença entre os valores da antiderivada nos pontos b e a .

Fica dessa forma:

∫ a b f x d x = F b - F a

Isso somente se entre a e b   a função for contínua, isso é sem buracos, saltos ou quinas.

Lembre-se da tabela de primitivas:

E aqui usaremos a da constante e a da sec 2 ⁡ x .

Outra propriedade que vamos aplicar é que a integral de uma soma é a soma das integrais, assim:

∫ f x + g x d x = ∫ f x d x + ∫ g x d x

Prooonto! Temos tudo em mãos para derrotar esse chefão!

Preparados?!

Passo 2

Primeiramente devemos achar a integral indefinida geral dessa função:

∫ 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ = ∫ 1 cos 2 ⁡ θ + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ

∫ 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ = ∫ sec 2 ⁡ θ + 1   d θ

Separando essas integrais:

∫ 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ = ∫ sec 2 ⁡ θ + ∫ 1   d θ

Integrando:

∫ 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ = tan ⁡ θ + θ + C

E não esqueça da constante! Aqui podemos colocar só um C , para simbolizar as duas constantes, uma de cada integral.

Logo, também pelo Teorema fundamental do Cálculo, a integral definida é:

∫ 0 π 4 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ = tan ⁡ θ + θ + C 0 π 4

Nesse caso a = 0 e b = π 4

∫ 0 π 4 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ = tan ⁡ π 4 + π 4 + C - tan ⁡ 0 + 0 + C

Sempre preste bastante atenção com os sinais!

∫ 0 π 4 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ = tan ⁡ π 4 + π 4 = 1 + π 4

∫ 0 π 4 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ = 1 + π 4

E aí! o que achou? Responde Aí!

Resposta

∫ 0 π 4 1 + cos 2 ⁡ θ cos 2 ⁡ θ   d θ = 1 + π 4

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