Enunciado

Calcule a integral fazendo a substituição dada.

∫ cos ⁡ 3 x d x ,     u = 3 x

Passo 1

E aí! tudo certinho?

Nesse problema temos que calcular a integral:

∫ cos ⁡ 3 x d x

E pra isso vamos aplicar o método de substituição com u = 3 x .

Parece complicado?

O método de substituição consiste em substituir parte da função f x por uma variável u para conseguirmos simplificar uma integral que é muito difícil de ser calculada.

∫ f x d x → ∫ g u d u

Pra isso, podemos seguir um scriptzinho:

  • Substituir parte da função f x por u .
  • Derivar u em relação a x para obter d u / d x e isolar d x em um lado da igualdade.
  • Substituir u e d x na integral.
  • Substituir os limites de integração de x em u para obter os limites de integração em u .

Lembrando que encontrar a substituição correta depende da nossa sagacidade em conseguir visualizar como podemos simplificar a integral... então quanto mais questões fizermos, melhor vai ser.

Sacou? Bora começar!

Passo 2

Nesse caso a qustão já nos deu o valor de u .

u = 3 x

Derivando u em relação a x .

d u d x = 3

Isolando d x em um lado da igualdade.

d x = 1 3 d u

Agora temos que substituir u e d x na integral.

∫ cos ⁡ 3 x d x → ∫ cos ⁡ u 1 3 d u

1 3 ∫ cos ⁡ u d u

Tranquilo até aqui?

Passo 3

Perceba que conseguimos transformar aquela integral complicada em uma integral muito mais simples!

Pelo TFC, temos:

∫ a cos ⁡ x d x = a sin ⁡ x + C

Ou seja:

1 3 ∫ cos ⁡ u d u = 1 3 sin ⁡ u + C

Por útimo, temos que voltar o resultado de u para x , então fazemos a substituição novamente.

∫ cos ⁡ 3 x d x = 1 3 sin ⁡ 3 x + C

É isso! Entendeu tudo? Responde Aí!

Resposta

∫ cos ⁡ 3 x d x = 1 3 sen ⁡ 3 x + C

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