Enunciado
Cálculo - Cálculo com Geometria Analítica Volume 1 - 3ª Edição - Louis Leithold- Ed: 3º - Capítulo 9.4 - Ex. 23
Calcule a integral indefinida:
Passo 1
Essa integral pode até assustar. Mas saca só a malandragem: aparece várias vezes. Pra simplificar nossa vida, que tal fazer uma substituição simples? Dá uma olhada:
E logo, vamos ter:
Todos esses termos aparecem na nossa integral! Nossa vida fica mais fácil assim:
Vamos pro próximo passo partindo daqui, ok?
Passo 2
Talvez ainda dê pra simplificar mais esse cara. Afinal, o denominador é um polinômio do segundo grau! Perceba que, se ele fosse:
A gente poderia fazer:
Não é exatamente isso que a gente tem, mas é quase isso! É o suficiente, no entanto, pra gente fazer a seguinte brincadeira:
Afinal, que era o valor que tínhamos antes. Vamos ter então:
E daqui da pra fazer uma outra substituição simples pra reduzir nossa integral. Chamando:
Vamos ter:
Passo 3
Beleza, olha, duas substituições simples depois, ficamos com a integral:
E não é que essa integral tem maior cara de substituição trigonométrica? Saca só essa tabela:
E o nosso caso vai ser exatamente o da última linha! Aqui, vamos ter , logo . Portanto, a substituição trigonométrica que vamos fazer é:
Podemos adiantar algumas contas se usarmos o triângulo auxiliar da tabela. Olhando pra ele, vemos que:
Trazendo pro nosso caso:
E logo:
Passo 4
A essa altura você deve estar cansado de substituições. Te promeeeeeto que essa é a última. A integral que sobrou foi:
Nota o seguinte, seno e cosseno são funções que se relacionam bem através de suas derivadas! Portanto se fizermos a substituição simples:
Transformamos a integral em:
E pronto! Chega de substituições! Agora a gente resolve diretamente:
Passo 5
Vamos resumir essa bagunça hahaha a integral original virou:
Mas a gente não começou exatamente com essa variável né, então vamos rever as substituições que fizemos, na ordem:
Vamos escrever pra voltar pra variável original. Pelo triângulo auxiliar no passo , vemos que:
Como , temos:
Como , temos:
E logo, nossa integral tem a seguinte resposta: