Enunciado

Calcule a integral indefinida.

∫ sen ⁡ x x d x

Passo 1

Fala aí, galerinha!

Nesse problema temos que calcular a integral:

∫ sen ⁡ x x d x

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 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.
  • Calcular a integral em relação a u .
  • Voltar o resultado para x substituindo u de volta para x .

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 x = sen ⁡ x x

Então podemos substituir a função dentro do seno por u .

u = x

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

d u d x = 1 2 x → d x = 2 x d u

Substituindo u e d x na integral...

∫ sen ⁡ x x d x → ∫ sen ⁡ u x 2 x d u

Simplificando x ...

2 ∫ sen ⁡ u d u

Tranquilo até aqui?

Passo 3

Agora essa integral ficou muito mais simples, não é?

Para resolvê-la, basta lembrarmos do Teorema Fundamental do Cálculo:

∫ a sin ⁡ x d x = - a cos ⁡ x + C

Ou seja:

2 ∫ sen ⁡ u d u = - 2 cos ⁡ u + C

Por fim, voltamos para x fazendo a substituição novamente.

∫ sen ⁡ x x d x = - 2 cos ⁡ x + C

E fim! Entendeu tudo? Responde Aí!

Resposta

∫ sen ⁡ x x d x = - 2 cos ⁡ u + C

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