Calcule as integrais indefinidas abaixo:
Passo 1
Olha, temos uma divisão entre dois polinômios. Um NÃO é derivada do outro. Sabe o que essas coisas querem dizer? Vamos ter que usar frações parciais. Respira e vem comigo!
Para começar a usar frações parciais a gente precisa ter uma fração onde o grau do numerador é menor do que o grau do denominador. Isso não acontece ali. Vamos ter que fazer acontecer!
Aí a gente segue um metodozinho para fazermos isso. Primeiro a gente divide o termo de maior grau do numerador pelo termo de maior grau do denominador:
Depois a gente multiplica isso pelo denominador:
E então, a gente subtrai isso do numerador:
Aí a gente reescreve nossa fração usando e , desse jeitinho:
Passo 2
Repara que o grau do numerador e do denominador agora estão iguais. O que a gente faz? Aplicamos o método de novo, já que queremos que o grau do numerador seja menor.
Vamos de novo! Primeiro a gente divide o termo de maior grau do numerador pelo termo de maior grau do denominador:
Depois a gente multiplica isso pelo denominador:
E então, a gente subtrai isso do numerador:
Aí a gente reescreve nossa nova fração usando e , desse jeitinho:
Agora sim o grau do numerador na fração está menor que o grau do denominador. Bora começar a usar as frações parciais!
Passo 3
Nossa integral está assim agora:
Vamos reescrever esse denominador como um produto de polinômios. A gente pode reescrever esse termo com grau 2 que ficou ali, usando uma fórmulinha:
Onde é o termo multiplicado por , no nosso caso . E e são as raízes do polinômio de grau 2:
As achando por Bhaskara
Nosso denominador fica:
Passo 4
Aí a nossa integral fica assim:
Usar frações parciais é fazer esse integrando virar uma soma de funções tranquilas de integrar assim:
Vamos então descobrir e. Partindo daqui:
Passo 5
A gente multiplica esse termo pelo denominador do outro termo. Aí faz o mesmo para :
Fazendo a distributiva:
Agora a gente faz um sisteminha. Não temos um termo sozinho (sem ) do lado esquerdo, aí a gente tem o valor para representar isso, e do lado direito temos o e o . Podemos igualar esses dois caras:
Fazendo o mesmo só para os termos multiplicados por em cada lado:
Aí a gente tem um sisteminha:
Vamos multiplicar a segunda equação por e somar as duas:
Como todas essas letrinhas achadas finalmente, a gente reescreve nossa integral:
Passo 6
Agora a gente resolve essa bonita:
Resolvendo cada integral e depois somando. A primeira
A segunda:
Fazendo a substituição :
A terceira:
Fazendo a substituição :
Substituindo nossos resultados:
Não esquecendo ali da constante, já que temos uma integral indefinida!