Exercícios Resolvidos de Substituição Simples

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Enunciado

Calcule a integral

∫ x sen ⁡ 1 + x 2 d x

Passo 1

Vamos lá pra mais uma resolução... Temos a seguinte integral para resolver

∫ x sen ⁡ 1 + x 2 d x

Beleza, mas como resolver essa parada?

Precisamos transformar nossa integral complicada, em uma integral mais simples. Resolvendo pelo método da substituição simples, podemos reescrever esse integral de x , em uma nova variável u que fará ela ficar mais tranquila de resolver. Pra isso vamos fazer as seguintes substituições...

u = 1 + x 2

Encaixando isso na integral:

∫ x sen ⁡ 1 + x 2 ⏟ u d x

Ela se torna:

∫ x sen ⁡ u   d x

Mas ainda temos o x e o d x na integral, então vamos atrás de substituir eles também. Pra isso vamos derivar o u , e teremos:

d u d x =   2 x

Vamos passar o d x   para o outro lado:

d u =   2 x   d x

Repare que quando fizemos isso, encontramos um outro pedaço que também está na nossa integral:

Vamos trocar o x de lugar com o sen ⁡ u , pra isso ficar mais claro:

Para substituir o x   d x precisamos deixar ele sozinho na derivada de u ( d u = 2   x   d x ) . Então vamos jogar o 2 que está multiplicando, para o outro lado dividindo:

x   d x = d u 2

Então nossa integral fica assim ó

∫ sen ⁡ u   x   d x ⏟ d u 2

∫ sen ⁡ u d u 2

Prontinho, ela está toda escrita em função de u   . Agora vamos resolver. Colocamos a constante para fora

1 2 ∫ sen ⁡ u   d u  

E lembramos que a integral do seno é igual a menos cosseno:

1 2 - cos ⁡ u + C

Resolvido. Mas temos que “Re-substituir” o valor de x porque a pergunta era em x e não em u , e vamos ter o seguinte

1 2 - cos ⁡ 1 + x 2 + C

- cos ⁡ ( 1 + x 2 ) 2 + C

Agora sim! Tudo pronto. Mas uma resolvida!

Resposta

- cos ⁡ ( 1 + x 2 ) 2 + C