Enunciado

Calcule a integral indefinida.

∫ e u 1 - e u 2 d u

Passo 1

Fala aí, galerinha!

Nesse problema temos que calcular a integral:

∫ e u 1 - e u 2 d u

Tem ideia de como fazemos isso?

Podemos imaginar que calcular essa integral na forma como está vai ser extremamente dificil.

Então para facilitar nossa vida podemos aplicar o método da substituição:

∫ f u d x → ∫ g v d u

Pra isso, podemos seguir um scriptzinho:

  • Substituir parte da função f u por v .
  • Derivar v em relação a u para obter d v / d u e isolar d u em um lado da igualdade.
  • Substituir v e d u na integral.
  • Calcular a integral em relação a v .
  • Voltar o resultado para u substituindo v de volta para 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

Nossa função de integração é dada por:

f u = e u 1 - e u 2

Então podemos substituir a função dentro da potência por v .

v = 1 - e u

Derivando em relação a u pela regra da potência e isolando d u em um lado da igualdade:

d v d u = - e u → d u = - 1 e u d v

Substituindo v e d u na integral...

∫ e u 1 - e u 2 d u → ∫ e u v 2 - 1 e u d v

Simplificando e u ...

- ∫ v - 2 d v

Tranquilo até aqui?

Passo 3

Agora essa integral ficou muito mais simples, não é?

Para resolvê-la, basta aplicarmos a regra da potência:

∫ a x n d x = a x n + 1 n + 1 + C

Ou seja:

- ∫ v - 2 d v = - v - 2 + 1 - 2 + 1 + C = - v - 1 - 1 + C

- ∫ v - 2 d v = v - 1 + C

E por fim, temos que voltar de v para u , então aplicamos a substituição novamente.

∫ e u 1 - e u 2 d u = 1 1 - e u + C

Prontinho! Entendeu tudo? Responde Aí!

Resposta

∫ e u 1 - e u 2 d u = 1 1 - e u + C

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