Enunciado

Calcule a integral indefinida.

∫ 1 1 - x 2 arcsin ⁡ x d x

Passo 1

E aí, galerinha!

Nesse problema temos que calcular dada por:

∫ 1 1 - x 2 arcsin ⁡ x d x

Parece complicado?

Perceba que essa função de integração parece muito dificil de ser integrada (ou impossivel)!

Mas para facilitar nossa vida, podemos aplicar o método da substituição:

Esse método consiste em substituir parte da função f x por uma variavel u e fazer uma mudança de variáveis na integral seguindo um passa-a-passo.

∫ f x d x → ∫ g u d u

  • 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!

Lembrando que encontrar a substituição correta depende da nossa sagacidade em conseguir visualizar como podemos simplificar a integral... então bora fazer um monte de questões pra ficarmos craques!

Sacou? Bora começar!

Passo 2

Nossa função de integração é dada por:

f x = 1 1 - x 2 arcsin ⁡ x

Podemos usar arcsin ⁡ x como u .

u = arcsin ⁡ x

Derivando e isolando d x em um lado da igualdade:

d u d x = 1 1 - x 2 → d x = 1 - x 2 d u

Assim, substituindo u e d x na integral, vamos obter:

∫ 1 1 - x 2 arcsin ⁡ x d x → ∫ 1 1 - x 2 u 1 - x 2 d u

Podemos simplificar 1 - x 2 ...

∫ 1 u d u

Tranquilo até aqui?

Passo 3

Viu que tínhamos uma integral extremamente complicada e agora temos outra integral bem mais simples?

Temos que lembrar do Teorema Fundamental:

∫ a x d x = a ln ⁡ x + C

No nosso caso, temos:

∫ 1 u d u = ln ⁡ u + C

Por fim, temos que voltar de u para x , então aplcamos a substituição de volta:

∫ 1 1 - x 2 arcsin ⁡ x d x = ln ⁡ arcsin ⁡ x + C

E aí! o que achou? Responde Aí!

Resposta

∫ 1 1 - x 2 arcsin ⁡ x d x = ln ⁡ arcsin ⁡ x + C

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