Enunciado

Calcule a integral:

int_0^((pi)/(6)) sec^3 2 theta t g 2 theta d theta

Passo 1

Precisamos calcular essa integral aí.

Primeiro a gente precisa deixar esse argumento das funções sendo uma variável sozinha, para usar nossa técnicas. Vamos fazer isso usando a substituição:

u = 2 theta :. (d u)/(d theta) = 2 :. (d u)/(2) = d theta

Nossa integral fica:

(1)/(2) int sec^3 u t g u d u

Passo 2

Vamos refletir um pouco agora, temos tangente e secante na integral, mas a tangente está com expoente 1 e a secante está com um expoente diferente de 1. A gente sabe que:

(sec u)^' = t g u sec u

Então, é bom a gente tentar fazer aparecer esse produto t g x sec x , e deixar o resto da integral em secante, porque aí dá para usar uma substituição bonitinha. Como vamos fazer isso?

A gente pode reescrever a integral:

(1)/(2) int sec^3 u t g u d u = (1)/(2) int sec^2 u ( sec u t g u ) d u

Aí, conseguimos!

Passo 3

Agora é o momento de fazer a substituição bonitinha:

t = sec u :. d t = sec u t g u d x

(1)/(2) int (t)^2 d t = (1)/(6) t^3

Lembrando que:

t = sec u , u = 2 theta :. t = sec 2 theta

Voltando para theta :

int sec^3 2 theta t g 2 theta d theta = (1)/(6) sec^3 2 theta

Passo 4

Mas a nossa integral é definida, então precisamos fazer mais umas continhas ainda:

int_0^((pi)/(6)) sec^3 2 theta t g 2 theta d theta = (1)/(6) sec^3 2 theta (​|_0^((pi)/(6)) = (8)/(6) - (1)/(6) = (7)/(6)

Resposta

int_0^((pi)/(6)) sec^3 2 theta t g 2 theta d theta = (7)/(6)

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