Enunciado

Calcule a integral fazendo a substituição dada.

∫ e sen ⁡ θ cos ⁡ θ d θ ,     u = sen ⁡ θ

Passo 1

E aí! tudo certinho?

Nesse problema temos que calcular a integral:

∫ e sen ⁡ θ cos ⁡ θ d θ

E pra isso vamos aplicar o método de substituição com u = sen ⁡ θ .

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 = sen ⁡ θ

Derivando u em relação a θ .

d u d θ = cos ⁡ θ

Isolando d θ em um lado da igualdade.

d θ = 1 cos ⁡ θ d u

Agora temos que substituir u e d θ na integral.

∫ e sen ⁡ θ cos ⁡ θ d θ → ∫ e u cos ⁡ θ 1 cos ⁡ θ d u

∫ e u d u

Tranquilo até aqui?

Passo 3

Percebeu que agora temos uma integral muito mais simples?

Pelo TFC:

∫ a e x d x = a e x + C

Ou seja:

∫ e u d u = e u + C

Não podemos deixar o resultado em função de u , então vamos substituir u de volta.

∫ e sen ⁡ θ cos ⁡ θ d θ = e sen ⁡ θ + C

E fim! O que achou? Responde Aí!

Resposta

∫ e sen ⁡ θ cos ⁡ θ d θ = e sen ⁡ θ + C

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