Enunciado

Calcule a integral indefinida.

∫ x sen ⁡ x 2   d x

Passo 1

Bora calcular essa integral aqui:

∫ x sen ⁡ x 2   d x

E a técnica da substituição parece ser uma boa opção...

Sabemos disso, pois temos um fator que possui x 2 e a sua derivada que possui x aparece no resto da integral. Isso é importante para que após a substituição tudo esteja escrito em termos da nova variável u .

Para a técnica da substituição devemos pegar parte do termo que está sendo integrado e chama-lo de u .

Então, devemos encontrar d u derivando u em termos de x .

d u = u ' d x

E portanto teremos que:

d x = d u u '

E dessa forma, substituímos a diferencial de x da integral.

Por fim, basta resolver a integral e desfazer a substituição.

Passo 2

Temos a seguinte integral:

∫ x sen ⁡ x 2   d x

Vamos fazer uma mudança de variável para encontrar o valor dessa integral, vemos que temos um   x 2 alí no seno, e um x fora da expressão, podemos então usar a mudança de variável:

u = x 2

Vamos agora achar diferencial de u , derivando:

d u = 2 x   d x

x   d x = d u 2

Vamos agora fazer a substuição:

∫ x sen ⁡ x 2   d x = ∫ sen ⁡ u 2 d u

Agora fica simples de resolver, vamos lá.

Passo 3

Agora é fácil achar as primitivas da função, usando duas expressões da Tabela de Integrais Indefinidas:

∫ c f x d x = c ∫ f x d x

∫ sen ⁡ x d x = - cos ⁡ x + C

Agora é só aplicar:

∫ sen ⁡ u 2 d u = 1 2 ∫ sen ⁡ u d u

= 1 2 ∙ - cos ⁡ u + C

= - cos ⁡ u 2 + C

Passo 4

Calma, não terminou ainda, não esqueça de voltar para a variável x , é só substituir de volta o que você usou no começo, no caso aqui foi u = x 2 :

∫ x sen ⁡ x 2   d x = ∫ sen ⁡ u 2 d u

= - cos ⁡ u 2 + C

= - cos ⁡ x 2 2 + C

Resposta

∫ x sen ⁡ x 2   d x = - cos ⁡ x 2 2 + C

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