Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 1 - 8ª Edição - James Stewart- Ed: 8º - Capítulo 5.5 - Ex. 93
Use o Exercício 92 para calcular a integral
Passo 1
Beleza??
Aqui temos que calcular a seguinte integral:
Usando o que foi feito no exercício 92.
Muito bem galera, quando vemos já podemos pensar logo naquela identidade trigonométrica:
Isolando o cosseno:
E já vamos substituir:
Temos agora uma função de seno:
Sendo assim:
Vamos relembrar o que foi feito no exercício 92?
Usamos uma técnica de integral por partes, vamos resumir aqui, quando temos algo do tipo:
Podemos passar a integral para o outro lado da integral (como se ela fosse uma varável:
E soma-las também como uma variável qualquer:
E assim temos o valor para 2 integrais, precisamos do valor de uma só, e como no caso dessa integral ser uma variável qualquer, só passamos o 2 para o outro lado dividindo:
Logo para esse caso temos:
E não para por aí! Vamos precisar usar a regra da substituição! Mas você lembrar o que ela fala?
Então temos que ela deve ser realmente o inverso da regra da cadeia. De acordo com a regra da cadeia para a derivada temos:
Na integração por substituição, pegamos uma expressão da forma e encontramos sua primitiva.
A integração por substituição nos ajuda a simplificar uma expressão confusa, transformando a função "interna" na variável. Então temos que encontrar o resultado dessa integral:
Para simplificar essa integral, colocamos uma nova variável tal que . Isso significa que .
Substituindo essas expressões na integral, obtemos:
A integral agora é muito mais simples de resolver, pois é uma função direta de . Após integrar em relação a , obtemos .
Finalmente, substituímos de volta por para obter a resposta na variável original .
Por fim vamos utilizar uma tabela de primitivas para nos ajudar na integração:
Eu sei o que você está pensando! Quanta coisa! Mas calma, no fim é mais simples do que parece!
Passo 2
Aplicando tudo isso aqui, vamos ter:
Como nossa função é:
Vamos aplicar no que relembramos do exercício 92:
Vamos analisar! Dentro da integral temos a função seno e cosseno, ou seja, derivada e função. Quando isso acontece podemos tranquilamente usar a substituição.
Sendo assim, chamaremos:
Derivando:
Isolando o que temos na integral:
Substituindo tudo, temos:
Passo 3
Já achamos nossa função a ser integrada. E esta função já é tabelada, não é?!
Substituindo pelo seu valor original (pois não alteramos os limites de integração):
Aplicando os intervalos (e cuidado com os sinais do cosseno em?):
Aqui não tem jeito, precisamos do auxílio da calculadora:
Sendo assim: