CAPÍTULO 6 - INTEGRAL INDEFINIDA E TÉCNICAS DE PRIMITIZAÇÃO
6.1- Definição
Na matemática freqüentemente ocorre conhecermos a derivada de uma função, e desejarmos encontrar a própria função. Exemplo, conhecemos a velocidade
dt ds
v = de uma partícula e necessitamos encontrar a sua posição s = f
( )
t . Para resolver esse problema precisamos “desfazer” a derivação ( ou diferenciação), isto é, temos que anti-diferenciar (ou integrar) a função.Para achar a anti-diferencial ou integral de uma função temos efetuar a operação inversa da diferenciação. Por exemplo, tomando a função y = x2, sua derivada é obtida, multiplicando o x pelo expoente 2 e em seguida subtraindo uma unidade do expoente de x, ou seja y′= 2x e a diferencial é dy=2xdx. A operação inversa (integral) seria obtida dividindo a derivada pelo expoente e somando uma unidade no expoente, da forma: Integral (de 2x)
C x 2 x
2 1 1 = 2+
= + . Note que a função recuperada contém uma constante indeterminada, pois se derivarmos
(
)
2x dx C x d 2 =+ que é a mesma derivada da qual partimos.
A operação inversa da diferenciação pode ser representada por um símbolo conhecido como integral
( )
∫ que se parece com um “s
” alongado. Assim, dada uma diferencial de uma função, dy=f′( )
xdx, aplicando nela a operação inversa, isto é, a integral tem-se( )
→∫
=∫
′( )
→ =∫
′( )
′
=f xdx dy f xdx y f xdx dy
Portanto, as operações fundamentais no cálculo integral são representadas por
( )dx
xf
dy = ′ (diferencial de uma função) e
∫
dy = y + c , que é a integral de uma diferencial da função mais uma constante.( )
∫
dy = f x +c,
esta expressão é conhecida como a primeira parte do teorema fundamental do cálculo. A constante indeterminada que aparece na integração é que dá origem ao nome de “integração indefinida”.Exercícios
1) Qual a função cuja diferencial é 2x.dx ? Resposta: y = x2 + c.
2) Qual a função cuja diferencial é cos x.dx ? Resposta: y = sen x + c.
3) Qual a função cuja diferencial é ex.dx ? Resposta: y = ex + c.
ou seja ∫ = + ∫ = + ∫ = + c x e .dx x e c senx x.dx cos c 2 x 2x.dx Definição:
Uma função g (x) é dita antiderivada ou integral de uma função f (x) se g‘(x) = f(x) ∫f(x)dx=g(x)+c⇔g'(x)=f(x), onde c é uma constante arbitrária que possa assumir infinitos valores, também chamada constante de integração. Sua determinação só é possível quando se fixa uma condição inicial.
Exercícios
1) Determine a equação da família de curvas sabendo-se que a inclinação da tangente a ela em qualquer de seus pontos é o dobro da abcissa do ponto considerado. Determine também a curva da família que passa pelo ponto P (1, 3). Determinar: y = f (x) / dx dy = 2x dy = 2x.dx ∫dy= 2x.dx∫ y = x2 + c → Família de curvas Passe pelo ponto P (1, 3)
3 = 1 + c c = 2
y = x2 + 2 Pertence à família e passa pelo ponto P (1, 3).
6.2- Integral Indefinida de Funções de Uma Variável Se a derivada de uma função é xn
dx
dy = , sua diferencial dy será dy=xndx e sua integral
∫
dy = y =∫
xndx + c , que resultará em 1 n para c 1 n x c dx x 1 n n + ≠ − + = +∫
+Note-se que a expressão acima não é válida para
n
=
−
1
, pois teria-se∫
− = = =∞0 1 0 x dx
x 1 0 , isto é, a integral fica
não definida. Porém, esta integral é definida como segue:
Observação: Para resolver-se este problema foi necessário encontrar uma função cuja derivada fosse igual a ela mesma, e esta função é
e
x.Dentre de todas as possíveis bases para uma função exponencial, há uma que é mais conveniente para este propósito. Na escolha da base
a
para a funçãoy
=
a
x pesa muito a forma com a qual ela cruza o eixoY
.( )
x c n xdx = +
6.3- Propriedade das Integrais
a)
∫
(du
+
dv
−
dw)
=
∫
du
+
∫
dv
−
∫
dw
. b)∫
f′( )
x dx + c = f( )
x + cc)
∫
dx+c=x+cd)
∫
af( )
x dx = a∫
f( )
x dx sendo a uma constante.e)
∫
[
af( )
x +bg( )
x]
dx = a∫
f( )
x dx +b∫
g( )
x dx (distributiva) Exemplo: 1) ∫(4x+cos x).dx ∫ +∫ = + + + → → ∫ +∫ =∫ +∫ → 1 c senx c 2 2x cosx.dx 2x.dx 2 a aplicando cosx.dx 2.2x.dx cosx.dx 4x.dx d aplicando (c+c1)=c2 → 2x2 + sen x + c2 Exercícios: 1) ∫ = +c 4 4 x dx 3 x 2) c 3 x 2x c 3 3 x 2 c 2 3 2 3 x dx 2 1 x dx x ∫ = + = + = + ∫ = 3) c 6 6 4) (2x 2 1 du 5 u 2 1 2dx 5 4) (2x 2 1 2.dx du 4 2x u dx 5 4) (2x → ∫ + = ∫ = + + = + = → ∫ +
∫
x3
e
x2
xY
1
0
( )
( )
1 tan 0 = = = x x dx e d θθ
( )( )
3 1,1 tan 0 = = = x x dx d θ ( )( )
2 0.7 tan 0 = = = x x dx d θ2.
∫
3 x dx 3.∫
(6x2 −x+1)dx 4.∫
(x2 +4)3x.dx 5. c 4 x c 1 3 x dx x 4 1 3 3 + = + + = +∫
6. c 6 x 7 dx x 7 5 = 6 +∫
7.x
x
c
3
2
x
3
2
2
/
3
x
1
2
/
1
x
dx
x
dx
x
3 2 / 3 1 2 / 1 2 1+
=
=
=
+
=
=
+∫
∫
8.c
x
2
x
2
1
5
x
8
dx
x
8
dx
x
8
4 4 1 5 5 5+
−
=
−
=
+
−
=
=
− − + −∫
∫
9.(
)
2
x
c
2
x
4
3
x
3
dx
2
xdx
4
dx
x
3
dx
2
x
4
x
3
2+
+
=
2+
∫
+
∫
=
3+
2+
+
∫
∫
10.(
)
x
x
7
x
c
3
2
x
2
5
x
7
2
/
3
x
2
x
5
dx
7
dx
x
xdx
5
dx
7
x
x
5
2 2 / 3 2 2 1+
−
+
=
−
+
=
−
+
=
−
+
∫
∫
∫ ∫
11.x
x
dx
x
x
dx
x
dx
5
x
/
2
2
5
2x
52
5
x
2x
c
2 / 5 2 3 2 1+
=
=
=
=
⋅
=
∫
∫
∫
12.c
x
2
2
/
1
x
dx
x
dx
x
dx
x
x
dx
x
x
2 32 1/2 2 1 2 2 1 2=
⋅
=
=
=
−
=
−
+
− − − −∫
∫
∫
∫
13. x(
x x)
dx(
x x x x)
dx x x =x +x = x + x = x x+ x x+c + + + = ⋅ + ⋅ = +∫
+ +∫
5 3 7 2 23 3 / 7 2 / 5 1 3 / 4 1 2 / 3 3 1 2 1 3 7 3 5 2 7 3 5 2 3 / 7 2 / 5 1 3 / 4 1 2 / 3 14. x x c 8 3 x 8 3 3 / 8 x dx x dx x x dx x x 2 13 53 8/3 3 8 2 3 2 3 2 + = = = = ⋅ =∫
∫
∫
todos esses exemplos só envolvem o x elevado a um expoente. Agora vamos generalizar essa fórmula para o caso de se ter u ao invés de só n x , sendo u= f
( )
x .6.4- Integração por substituição de variáveis
Para calcular uma integral do tipo
∫
x(
x2 +5)
100dx, se o método convencional fosse usado, teria de desenvolver-se o binômio(
x2+5)
100, o que resulta em 101 termos, a serem integrados termo a termo, o que seria no mínimo enfadonho.Pelo método da substituição, faz-se: 5 x u= 2 + x 2 du dx xdx 2 du= ⇒ = ⇒
que substituída na integral dá:
(
)
c 202 u 101 u 2 1 du u 2 1 x 2 du u x dx 5 x x 2+ 100 =∫
⋅ 100 =∫
100 = ⋅ 101 = 101 +∫
voltando para x tem-se
(
)
(
)
c 202 5 x dx 5 x x 101 2 100 2+ = + +∫
6.4.1- Regra geral para integrais do tipo
∫
xp(
xq +a)
sdxOutros problemas que podem ser resolvidos por substituição. Exemplo, descobrir os valores dos expoentes para que a expressão seja integrável
(
)
∫
x
px
q+
a
sdx
, faz=
q+
⇒
=
q−1⇒
=
q−1qx
du
dx
dx
qx
du
a
x
u
Substituindo na integral vem
du x u q 1 x . q du u xp q−1
∫
s p−q+1∫
⋅ = ⇒ para que x desapareça, temos duas condições: 1a ) p−q+1=0 ou p=q−1=0, então a integral para ser integrável tem que ser do tipo(
x a)
dxxq 1 q s
∫
− +2a ) condição é p−q+1= p (neste caso xq é obtido de u=xq+a) Então, p=2q−1que substituído na integral resulta
(
x a)
dxx2q 1 q
∫
− +Note-se que o expoente “
s
” e a constante “a
” são quaisquer.Exercícios 1-
∫
x3(
x4 +9)
7dx ⇒ u=x4 +9 ∴ du=4x3dx substituindo-se vem∫
∫
= u du 4 1 x 4 du u x3 7 3 7 32 ) 9 x ( 8 u 4 1 8 = 4 + 8 =(
)
c 32 ) 9 x ( dx 9 x x3 4+ 7 = 4 + 8 +∫
2- dx 2 x x 6 5∫
+ x(
x 2)
2dx u x6 2 du 6x5dx 1 6 5 + ⇒ = + ∴ = =∫
− substituindo-se tem-se∫
∫
− − = u du 6 1 x 6 du u x 12 5 2 1 5( )
2 6 12 1 ) 2 x ( 3 1 2 1 u 6 1 + = = c ) 2 x ( 3 1 dx 2 x x 6 6 5 + + = +∫
3-∫
x5 x3+ dxa x(
x a)
2dx u x3 a du 3x2dx 1 3 5 + ⇒ = + ∴ = =∫
2 2 3 3 x 3 du dx dx x 3 du e a u x a x u= + ⇒ = − = ⇒ = substituindo-se vem(
u a)
u du 3 1 du u x 3 1 x 3 du u x 3 12 12 2 2 1 5∫
∫
∫
= = −(
)
∫
∫
∫
∫
∫
− = − = − u du 3 a du u 3 1 du au 3 1 du u . u 3 1 du u a u 3 1 12 1/2 1/2 3/2 1/2 + − + = − = −∫
∫
3/2 1/2 5/2 3/2 3 5/2 (x3 a)3/2 3 a 2 ) a x ( 5 2 3 1 2 / 3 au 2 / 5 u 3 1 du u 3 a du u 3 1 c ) a x ( 9 a 2 ) a x ( 15 2 dx a x x5 3+ = 3+ 5 − 3 + 3 +∫
. 4- dx x(
x a)
dx u x a,du 2xdx a x x 3 2 21 2 2 3 = + = ⇒ + = +∫
∫
− x 2 du dx xdx 2 du e a u x a x u= 2+ ⇒ 2 = − = ⇒ = , substituindo-se tem-se:(
u a)
u du 2 1 du u x 2 1 x 2 du u x3 − 12∫
2 − 12∫
− 12∫
= = −(
)
∫
∫
∫
∫
∫
− − − − − = − = − u du 2 a du u 2 1 du au 2 1 du uu 2 1 du u a u 2 1 1/2 12 2 1 2 1 2 1 + − + = − −∫
∫
1/2 −12 3/2 1/2 (x3 a)3/2 2a(x3 a)1/2 3 2 2 1 2 / 1 au 2 / 3 u 2 1 du u 2 a du u 2 1 c ) a x ( a ) a x ( 3 1 ) a x ( a 2 ) a x ( 3 2 2 1 3 3/2 3 1/2 = 3 + 3/2 − 3 + 1/2 + + − + c a x a ) a x ( 3 1 dx a x x 3 3 3 2 3 + + − + = +∫
. 5- ∫(3x+1)2dx∫ + = + + = + + = = + = c 9 3 1) (3x c 3 3 1) (3x 3 1 3dx 2 1) (3x 3 1 3dx du 1 3x u 6- ∫(2x)3dx ∫ = ∫ = + = ∫ = + = + = = = c 4 4 x . 3 2 dx 3 x 3 2 dx 3 .x 3 2 ou c 8 4 (2x) c 4 4 (2x) 2 1 2dx 3 (2x) 2 1 2dx du 2x u 7- ∫ +(x 4)2dx ∫ + + = + + + = + + = c 16x 2 2 8x 3 3 x 16)dx 8x 2 (x ou c 3 3 4) (x 8- ∫tan3x.sec2x.dx c 4 x 4 tan 3 n x.dx 2 sec du tanx u + = = = = 9- ∫senx.cosx.dx c 2 x 2 cos dx sen x du x cos u dx )sen x cosx.( dx .sen x x cos ou c 2 x 2 sen dx x cos du senx u + − − = = ∫ − − = ∫ + = = = 10- ∫tanx.sec2x.dx
c 2 x sec dx . x tan . x 2 + = + = = = + = = =
∫
∫
x x.tan x.d x.sec sec ou c 2 x 2 tan x.dx 2 sec du tan x u 2 sec ou c 2 x 2 tan x.dx 2 sec du tanx u 11- ∫ + 3x 2 dx(
)
c 2 3(x 2)2 3. c 3 2 3 2 2) (x dx 3 1 2 x = − + = + + ∫ + − = 12- ∫ x x.dx 5 ln ∫ = + = = = c 6 x 6 ln dx x 1 x. 5 ln dx x 1 du lnx u 13-∫
+ 3 x2 4 dx . x c 4 ) 4 x ( . 3 c 3 2 ) 4 x ( 2 1 dx . x . 2 du 4 x u dx . x . 2 . ) 4 x ( 2 1 3 2 2 3 2 2 2 3 1 2 + + = + + = = + = + =∫
− 14- ∫ 3xdx∫
+ =− + − = = − − c x 1 c 2 x dx . x 2 2 3 15-∫
x dx c x ln + =16-
∫
− + + dx ) 7 x 5 x ( ) 5 x 2 ( 2 c ) 7 x 5 x ln( dx ) 5 x 2 ( du 7 x 5 x u 2 2 + − + = + = − + = 17-∫
.dx x tan x sec2 c x tan ln dx . x sec du x tan u 2 + = = = 18-∫
+e .dx 5 e x x c ) e 5 ln( dx e du e 5 u x x x + + = = + = 19-∫
+4dx e e x 2 x 2 c ) 4 e ln( 2 1 dx e . 2 du 4 e u dx 4 e e . 2 2 1 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 + + = = + = + =∫
OBS.:∫
dx→ ) x ( Q ) x ( P →∫
=∫
+∫
→ + = ) x ( Q ) x ( r ) x ( q ) x ( Q ) x ( P ) x ( Q ) x ( r ) x ( q ) x ( Q ) x ( P 20-∫
− + dx 4 x 2 x∫
=∫
+∫
− − + → − + = − + 4 x dx . 6 dx dx 4 x 2 x 4 x 6 1 4 x 2 x =x+6ln(x−4)+c 21-∫
− + + − dx 2 x 2 x x 3 x 2 2 4 dx . 2 x x . 2 2 1 dx ). 1 x ( dx 2 x 2 x x 3 x 2 x x 1 x 2 x 2 x x 3 x 2 2 2 2 4 2 2 2 2 4∫
=∫
− +∫
− − + + − − + − = − + + − ln(x 2) c 2 1 x 3 x3 − + 2− + = P (x) Q (x) r (x) q (x) x+2 x-4 -x+4 1 6 x4-3x2+x+2 x2-2 -x4+2x2 x2-1 -x2+x+2 x2 -2 x22-
∫
+ + dx 1 x 1 x2 23-∫
−5x dx 6 x 2 3 2 6.4.2- Principais Fórmulas 1)∫
du=u+c 2) c 1 n u du un n 1 + + = +∫
− ≠ = 1 n f(x) u 3) lnu c u du = +∫
4)∫
eudu=eu+c 5) c lna a du au = u +∫
6)∫
cosu.du=senu+c 7)∫
senu.du=−cosu+c 8) ∫ + + − = c lnsecu c lncosu tanu.du 9)∫
cotu.du=lnsenu+c 10)∫
secu.du=ln(
secu+tanu)
+c 11)∫
cossecu.du=ln(cossecu−cotu)+c 12) ∫sec2u.du=tanu+c13)
∫
cossec2u.du=−cotu+c 14)∫
secu⋅tanu⋅du=secu+c 15)∫
cossecu⋅cotu⋅du=−cossecu+c16)
∫
= ⋅ + + a c u arctan a 1 a u du 2 2 17)∫
+ + − ⋅ = − u a c a u ln 2a 1 a u du 2 218)
∫
= + − a c u arcsen u a du 2 2 19)∫
= + − a c u arcsec a 1 a u u du 2 2 ** Exercícios: 1) ∫a2x.2.dx 2 1 c a ln x 2 a + = = = 2 1 2dx du 2x u 2) ∫e3x.3.dx 3 1 c 3x e 3 1 3.dx du 3x u + = = = 3) ∫ dx 2 x x 1 e c e dx 2 x ). .( x 1 e ) ( dx 2 x du 1 x u x 1 + − = − − − = − − = − =∫
4) − ∫e3.cos2x.(-6)sen 2x.dx 6 1 c x 2 cos . 3 e 6 1 dx . x 2 sen 6 dx . 2 . x 2 sen . 3 du x 2 cos . 3 u + − = − = − = = 5) ∫ dx 2 1 x 2 1 sen 2 c x 2 1 cos 2 c x 2 1 cos 2 + − = + − = = = dx 2 1 du x 2 1 u 6)∫
cos3x.3.dx 3 1c x 3 sen 3 1 dx 3 du x 3 u + = = = 7) sen(5x .)10.x.dx 10 1
∫
2 c ) x 5 cos( 10 1 2 + − = 8)∫
tan2x.2.dx 2 1 c x 2 sec ln 2 1 dx 2 du x 2 u + = = = 9)∫
2.x.cotx dx 2 1 2 c x sen ln 2 1 xdx 2 du x u 2 2 + = = = 10)∫
dy y cos y sen 2 c y sec c y cos dy ) y sen ( y cos dy . y cos . y sen 1 2 2 + = + = = − − = = − − = − − −∫
∫
11)∫
sen(2x+1).2.dx 2 1 c ) 1 x 2 cos( 2 1 2 du 1 x 2 u + + − = = + = 12)∫
(1+tanx)2dx c x tan x sec ln 2 c x x tan x sec ln 2 x dx x sec x sec ln 2 x dx ) 1 x (sec x sec ln 2 x xdx tan xdx tan 2 dx dx ) x tan x tan 2 1 ( 2 2 2 2 + + = = + − + + = = − + + = = − + + = = + + = = + + =∫
∫
∫
∫
∫
∫
∫
13)∫
dxc 3 x arctan 3 1 x u 9 a 2 2 2 + = = = 14)
∫
+ − dx 9 x 7 x 2 2 c 3 x arctan 3 7 ) 9 x ln( 9 x dx 7 c ) 9 x ln( 9 x dx 7 9 x xdx 2 2 2 2 2 2 + − + = = + − + + = + − + =∫
∫
∫
15)∫
− 1 x dx 2 c ln 2 1 1 a x u 1 x 1 x 2 2 2 + = = = + − 16)∫
− 4 x dx 2 c 2 x 2 x ln 4 1 4 a x u 2 2 2 + + − = = =6.5- Generalização da integração por substituição de variáveis
Em geral esse método funciona sempre que se tiver uma integral que possa ser escrita na forma
( )
(
g x) ( )
g xdxf ′
∫
. Observe-se que se F =′ f , então( )
[ ]
g x g( )
xdx F[ ]
g( )
x CF′ ′ = +
∫
,pois, pela regra da cadeia
( )
[ ]
{
F g x}
F[ ]
g( )
x g( )
x dxd = ′ ′
Fazendo–se a mudança de variável u = g
( )
x , obtém-se:( )
[ ]
( )
[ ]
( )
( )
∫
( )
∫
F′g x g′xdx=F g x +C=F u +C= F′udu e voltando a f =F′, fica( )
[ ]
( )
∫
( ) ( ) ( )
∫
( )
∫
= ′ ′ = ′ f udu x g du x g u f dx x g x g f .Observe-se que a Regra de Substituição de Variáveis foi provada usando a Regra da Cadeia para diferenciação, ou seja, se u=g
( )
x , então[ ]
g( )
x dx g( )
xdxdx d
Exercício 1- Encontre
∫
cot(
x2+3x+2)
(
4x+6)
dx Solução: Fazendo(
)
(
)
3 x 2 du dx dx 3 x 2 du 2 x 3 x u 2 + = ∴ + = ⇒ + + =(
)
(
)
( )(
(
)
)
du 2 cot( )
udu 3 x 2 6 x 4 u cot dx 6 x 4 2 x 3 x cot 2∫
∫
∫
= + + = + + +( )
u c 2 nsen(
x 3x 2)
c sen n 2 + = 2 + + + l l(
x 3x 2)
(
4x 6)
dx n[
sen(
x 3x 2)
]
c cot 2+ + + = 2 2 + + +∫
l . 2-( )
dx 2 xdu x 2 dx du x u dx x x cos ⇒ = ∴ = ⇒ =∫
( )
u du 2sen( )
u c 2sen( )
x c cos 2∫
= + = + 3-( ) ( )
15 du dx dx 15 du x 15 u dx x 15 tan x 15 sec ⇒ = ∴ = ⇒ =∫
( ) ( )
( )
sec(
15x)
c 15 1 c u sec 15 1 du u tan u sec 15 1 = + = +∫
4-( ) ( )
( )
[
1 cscx]
u 1 csc( )
x du csc( ) ( )
x cot xdx dx x cot x csc 4 ⇒ = + ∴ =− +∫
( ) ( )
( ) ( )
x cot x csc du dx dx x cot x csc du=− ⇒ =− c ) x csc 1 ( 3 1 3 u du u du u 3 3 4 4 + + − = − − = − = − −∫
− −∫
. 5-∫
sen(x2+4x)(x+2)dx ⇒ u=x2 +4x ∴ du=(
2x+4)
dx( )
( )
cos(
x 4x)
c 2 1 c u cos 2 1 du u sen 2 1∫
= + = 2 + + 6-∫
x2csc2(5x3)dx ⇒ u=5x3 ∴ du=15x2dx 7-( )
( )
( )
cot( )
5x c 15 1 c u cot 15 1 du u csc 15 1 x 15 du u csc x 2 3 2 2 2 =∫
= + = +∫
6.6- Métodos de IntegraçãoRegra geral da substituição de Variáveis: Se u = g
( )
x for uma função diferenciável cuja variação ocorre em um intervaloI
ef
for contínua emI
, então( )
[ ]
( )
∫
( )
6.6.1- Decomposição em Frações Parciais
Integração das funções racionais ∫ dx
Q(x)
P(x) , onde o grau de P(x) é menor que o grau de Q(x). Decomposição em funções parciais
1o Passo:
Fatorar Q(x).
a) Os fatores de Q(x) são do 1o grau (linear) e distintos; b) Os fatores de Q(x) são do 1o grau e repetidos; c) Os fatores de Q(x) são do 2o grau e distintos; d) Os fatores de Q(x) são do 2o grau e repetidos. 2o Passo:
a) Se os fatores de Q(x) forem distintos e do 1o grau: Q(x) = (x-a
1) (x-a2) ... (x-an) n a x n A ... 2 a x 2 A 1 a x 1 A Q(x) P(x) − + + − + − =
OBS.: o número de parcelas na decomposição é igual ao número de fatores da fatoração. 3o Passo:
Tirar o mínimo múltiplo comum do 2º membro e eliminar os denominadores. 4o Passo:
Por igualdade de polinômios formar um sistema com n equações e n incógnitas: A1; A2;...;An. Exemplo:
1) Decompor em frações parciais
3 x C 2 x B x A x 6 2 x 3 x 1 x + + − + = − + + 6 1 A 1 A 6 1 C 2 B 3 A ) 3 ( 0 C B A A 6 x ) C 2 B 3 A ( 2 x ) C B A ( 1 x Cx 2 2 Cx Bx 3 2 Bx A 6 Ax 2 Ax 1 x ) 3 x ).( 2 x .( x ) 2 x ).( x ( C ) 3 x ).( x ( B ) 3 x ).( 2 x ( A x 6 2 x 3 x 1 x ) 3 x ).( 2 x .( x ) 6 x 2 x .( x x 6 2 x 3 x − = = − = − + − × = + + − − + + + + = + − + + + − + = + + − − + + + + − = − + + + − = − + = − +
c ) 3 x ln( 15 2 ) 2 x ln( 10 3 x ln 6 1 3 x dx 15 2 2 x dx 10 3 x dx 6 1 x 6 x x 1 x 3 x 15 2 2 x 10 3 x 6 1 x 6 x x 1 x 10 3 B 15 2 C 1 C 5 3 2 1 C 2 B 3 6 1 0 C 3 B 3 2 1 2 3 2 3 + + − − + − = + − − + − = − + + + − + − + − = − + + = − = = − = − + − = − −
∫
∫
∫
∫
b) Se os fatores de Q(x) forem do 1o grau e repetidos
Q(x)=(x-a)n n ) a x ( n A ... 2 ) a x ( 2 A 1 ) a x ( 1 A ) x ( Q ) x ( P − + + − + − = Exemplo: 1) 2 1 2 ) 1 x ( C ) 1 x ( B ) 1 x ( A ) 1 x ).( 1 x ( 5 x 3 − + − + + = − + + 2 1 B 2 1 A 4 C 8 C 2 3 C A 2 5 C A 2 5 C B A 3 C A 2 B A 0 B A C Cx B Bx A Ax 2 Ax 5 x 3 ) 1 x ).( 1 x ( ) 1 x ( C ) 1 x ).( 1 x ( B ) 1 x ( A ) 1 x ).( 1 x ( 5 x 3 2 2 2 2 2 − = = = = = + − = + = + − = + − − = → = + + + − + + − = + − + + + − + + − = − + +
∫
∫
∫
∫
+ − − + − − + = − + − − + = − + + − + − − + + = − + + − − c 1 ) 1 x ( 4 ) 1 x ln( 2 1 ) 1 x ln( 2 1 dx ) 1 x ( 4 1 x dx 2 1 1 x dx 2 1 ) 1 x ).( 1 x ( 5 x 3 ) 1 x ( 4 1 x 2 1 1 x 2 1 ) 1 x ).( 1 x ( 5 x 3 1 2 2 2 2c) Se os fatores de Q(x) são do 2o grau e distintos
Q(x)=(a1x2+b1x+c1) . (a2x2+b2x+c2). ... . (anx2+bnx+cn) n n 2 n n n 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 1 1 c x b x a B X A ... c x b x a B x A c x b x a B x A ) x ( Q ) x ( P + + + + + + + + + + + + = Exemplo:
1) ) 1 x 2 x ( C Bx ) 1 x ( A l irredutíveforma ) 1 x 2 x ( ). 1 x ( 2 2 x + + + + − = + + − + 43 42 1 c 4 3 2 1 x arctan 4 3 1 ) 1 x ln( ) 1 x x )( 1 x ( 2 x a u arctan a 1 a u du : lembrar 4 3 2 1 x dx ) 1 x ln( ) 1 x x )( 1 x ( 2 x ) 1 x x ( dx ) 1 x ( dx ) 1 x x )( 1 x ( 2 x ) 1 x x ( 1 ) 1 x ( 1 ) 1 x x )( 1 x ( 2 x 1 C 0 B 1 A 2 C A 1 C A 2 2 C A 0 C B A 1 B A ) 1 x x )( 1 x ( C Cx Bx Bx A Ax Ax ) 1 x x )( 1 x ( 2 x 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 + + − − = + + − + = + ⇒ + + − − = + + − + + + − − = + + − + + + − + − = + + − + − = = = = − = + = − = + − = + + + − − + − + + + = + + − +
∫
∫
∫
∫
∫
∫
∫
d) Se os fatores de Q(x) são do 2o grau e repetidos
Q(x) = n l irredutíve c) bx 2 (ax 4 4 3 4 4 2 1 + + n 2 n n 2 2 2 2 2 1 1 c) bx (ax B x A ... c) bx (ax B x A c) bx (ax B x A ) x ( Q ) x ( P + + + + + + + + + + + + =
Exercício: 1) 22 2 2 2 2 ) 3 x 2 x ( D Cx ) 3 x 2 x ( B Ax ) 3 x 2 x ( 2 x x + + + + + + + = + + + + c 1 ) 3 x 2 x ( 2 1 2 ) 1 x ( arctan 2 1 dx ) 3 x 2 x )( 1 x ( 2 2 1 ) 3 x 2 x ( dx ) 3 x 2 x ( 2 x x ) 3 x 2 x ( ) 1 x ( ) 3 x 2 x ( 1 ) 3 x 2 x ( 2 x x 1 D 1 C 1 B 2 D B 3 1 C B 2 A 3 1 B A 2 0 A ) 3 x 2 x ( D Cx B 3 Bx 2 Bx Ax 3 Ax 2 Ax ) 3 x 2 x ( 2 x x 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 + + + + + = + + + − + + = + + + + + + − − + + + = + + + + − = − = = = + = + + = + = + + + + + + + + + = + + + + − −
∫
∫
∫
Exercícios: Resolva as integrais: 1) ∫ + + − dx x 3 2 x 6 x 4 3 x 2) dx 2 x 3 x 2 4 x 1 2 x 6 ∫ + + −6.7- Integração das Potências Trigonométricas Identidades Trigonométricas 1) − = − = u 2 sen 1 u 2 cos u 2 cos 1 u 2 sen 2) + = − = ) u 2 cos 1 ( 2 1 u 2 cos ) u 2 cos 1 ( 2 1 u 2 sen 3) − = − = 1 u 2 sec cos u 2 cot 1 u 2 sec u 2 tan 4) 5) + = + = u 2 cot 1 u 2 sec cos u 2 tan 1 u 2 sec
a) Integrais da forma ∫sennudu ou ∫cosnudu i) Se n for ímpar • ∫ − .senu.du 1 identidade u 1 n sen 4342 1 • ∫ − .cosu.du 1 identidade u 1 n cos 4342 1 Exercícios: 1) ∫cos3x.dx c 3 x 3 sen x sen dx . x cos . x 2 sen dx . x cos dx . x cos ). x 2 sen 1 ( dx . x cos . . ident x 2 cos + − = ∫ −∫ = ∫ − = ∫ = 123 2) ∫sen5x.dx c 5 x 5 cos 3 x 3 cos 2 x cos dx . x sen ) .( x 4 cos ) ( dx . x sen ) .( x 2 cos ) ( 2 dx . x sen dx . x sen ) x 4 cos x 2 cos 2 1 ( dx . x sen . 2 ) x 2 cos 1 ( dx . x sen . x 4 sen + − + − = ∫ − − + ∫ − − ∫ − = ∫ − + = ∫ − = ∫ = 3) ∫cos35x.dx c 15 x 5 3 sen x 5 sen 5 1 c 3 x 5 3 sen 5 1 x 5 sen 5 1 dx . x 5 cos . 5 . x 5 2 sen 5 1 dx . 5 . x 5 cos 5 1 dx . x 5 cos ). x 5 2 sen 1 ( dx . x 5 cos . x 5 2 cos + − = + − = ∫ − ∫ = ∫ − = ∫ =
ii) Se n for par:
• ∫ .du 2 identidade u n sen 312 • ∫ .du 2 identidade u n cos 312
Exercícios 1) ∫cos23x.dx
[
]
c x 6 sen 6 1 x 2 1 dx . x 6 cos dx 2 1 dx ) x 6 cos 1 ( 2 1 + + = + = + =∫
∫
∫
2) ∫ .dx . ident x 5 4 sen 43142[
]
− + + + = + + + − = − + + = − + + = + − = + − = − =∫
∫
∫
∫
∫
∫
∫
∫
c 40 x 20 sen 2 x 5 x 10 sen x 4 1 c 20 x 20 sen 2 1 2 x x 10 sen 10 2 x 4 1 dx . x 20 cos 2 1 dx 2 1 x 10 sen 10 2 x 4 1 dx ) x 20 cos 1 ( 2 1 x 10 sen 10 2 x 4 1 dx . x 10 cos dx . x 10 cos 2 dx 4 1 dx ) x 10 cos x 10 cos 2 1 ( 4 1 dx ) x 10 cos 1 ( 2 1 2 2 2b) Integrais da forma:∫sennu.cosmu.du
i) Se n ou m for ímpar: • Suponha m ímpar: ∫ − .cosu.du 1 identidade u 1 m cos . u n sen 14243 Exercício: 1)
∫
cos6 2x.sen32x.dx ∫ = .sen2x.dx . ident x 2 2 sen . x 2 6 cos 14243∫
∫
∫
− = − = dx . x 2 sen . x 2 cos dx . x 2 sen . x 2 cos6 8 dx 2x).sen2x. cos 2x.(1 cos6 2 c 9 x 2 cos 2 1 7 x 2 cos 2 1 7 9 + + − =ii) Se n e m forem pares:
• ∫ .du 2 identidade u m cos . 2 identidade u n sen23 14243 1
Exercício 1)
∫
sen2 x.cos2 x.dx[
]
c x 4 sen 4 1 x 2 1 x 4 1 dx ). x 4 cos 1 ( 2 1 x 4 1 dx . x 2 cos dx 4 1 dx ). x 2 cos 1 ( 4 1 dx ). x 2 cos 1 ( 2 1 ) x 2 cos 1 ( 2 1 2 2 + + − = − + = − = − = + ⋅ − =∫
∫
∫
∫
∫
c) Integrais da forma ∫tannu.du ou ∫cotnu.du
• ∫ − .du 3 identidade u 2 tan . u 2 n tan 123 • ∫ − .du 3 identidade u 2 cot . u 2 n cot 123 Exercícios: 1) ∫ .dx . ident x 5 2 tan 4342 1 c x x 5 tan 5 1 dx x 5 sec dx ) 1 x 5 (sec 2 2 + − = − = − =
∫
∫
∫
2)∫
tan33x.dx c x 3 sec ln 3 1 2 x 3 2 tan 3 1 dx . x 3 tan dx . x 3 2 sec . x 3 tan dx ) 1 x 3 2 (sec x 3 tan dx . . ident x 3 2 tan . x 3 tan + − = ∫ −∫ = ∫ − = ∫ = 14243 3)∫
cot4 x.dx c x x cot 3 x cot dx ) 1 x sec (cos 3 x cot dx . x cot dx . x sec cos ) ( x cot dx ) 1 x sec .(cos x cot dx . x cot . x cot 3 2 3 2 2 2 2 2 2 2 + + + − = − − − = − − − = − = =∫
∫
∫
∫
∫
d) Integrais da forma ∫secnu.du ou ∫cossecnu.du
i) Se n for ímpar:
(Integra por partes)
ii) Se n for par:
• ∫ − .sec2u.du 4 identidade u 2 n sec 43142 • ∫ − .cossec2u.du 4 identidade u 2 n sec cos14 24 4 34 Exercícios: 1)
∫
sec4 x.dx ∫ = .sec2x.dx . ident x 2 sec 32 1 c 3 x 3 tan x tan dx . x 2 sec . x 2 tan dx . x 2 sec dx . x 2 sec ) x 2 tan 1 ( + + = ∫ +∫ = ∫ + = 2)∫
cossec6 2x.dx c 5 x 2 cot 2 1 3 x 2 cot x 2 cot 2 1 dx . 2 ). .( x 2 sec cos . x 2 cot ) 2 1 ( dx . 2 ). .( x 2 sec cos . x 2 cot ) 2 2 ( dx . x 2 sec cos dx . x 2 sec cos ) x 2 cot x 2 cot 2 1 ( dx . x 2 sec cos . ) x 2 cot 1 ( dx . x 2 cos . x 2 sec cos 5 3 2 4 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 4 + − + − = − − + − − − = + − = − = =∫
∫
∫
∫
∫
∫
e) Integrais da forma:
∫
secnu.tanmu.du ou∫
cossecnu.cotmu.du i) Se n for par: • ∫ − .tanmu.sec2u.du 4 identidade u 2 n sec4243 1• ∫ − .cotmu.cossec2u.du 4 identidade u 2 n sec cos4 24 4 34 1 Exercícios: 1)
∫
sec4 x.tan6 x.dxc 9 x tan 7 x tan dx . x sec . x tan dx . x sec . x tan dx . x sec ). x tan x (tan dx . x sec . x tan ). x tan 1 ( dx . x sec . x tan . x sec 9 7 2 8 2 6 2 8 6 2 6 2 2 6 2 + + = + = + = + = =
∫
∫
∫
∫
∫
2)
∫
cossec65x.cot25x.dxc 7 x 5 cot 5 1 5 x 5 cot 5 2 3 x 5 cot 5 1 dx ). 5 .( x 5 sec cos . x 5 cot 5 1 dx ). 5 .( x 5 sec cos . x 5 cot 5 2 dx ). 5 .( x 5 sec cos . x 5 cot 5 1 dx . x 5 sec cos . x 5 cot ). x 5 cot x 5 cot 2 1 ( dx . x 5 sec cos . x 5 cot . ) x 5 cot 1 ( dx . x 5 sec cos . x 5 cot . x 5 sec cos 7 5 3 2 6 2 4 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 4 + − − − = − − + − − + − − = + + = + = =
∫
∫
∫
∫
∫
∫
ii) Se m for ímpar:
• ∫ − − .secu.tanu.du 3 identidade u 1 m tan . 1 n sec 14243
• ∫ − − .cossecu.cotu.du 3 identidade u 1 m cot . u 1 n sec cos 14243 Exercícios 1)
∫
sec3 x.tan3x.dx c 3 x sec 5 x sec dx . x tan . x sec . x sec dx . x tan . x sec . x sec dx . x tan . x sec ). 1 x .(sec x sec 3 5 2 4 2 2 + − = − = − = =∫
∫
∫
∫
sec2x.tan2x.sec x.tan x.dxiii) Se n for ímpar e m for par:
(Integração por partes)
Exercícios
1)
∫
sen24x.dx2)
∫
cos34x.dx6.7.1- Integração por Substituição Trigonométrica
Se o integrando contiver qualquer das expressões: a2 −u2; u2 −a2 ou a2 +u2 onde a é constante e u é uma função em x.
Da trigonometria temos: Identidades: • cos 2 θ = 1 – sen 2 θ • sec 2 θ = 1 + tan 2 θ • tan 2 θ = sec 2 θ – 1 1o Caso: θ = −u2 a.cos 2 a Substituição: u = a . sen θ θ = θ = θ − = θ − = θ − =
−u2 a2 a2.sen2 a2(1 sen2 ) a. (1 sen2 ) a. cos2 a.cos 2 a du = a . cos θ. d θ 2o Caso: θ = −a2 a.tan 2 u Substituição: u = a . sec θ θ = θ = − θ = − θ = − θ =
−a2 a2.sec2 a2 a2(sec2 1) a. (sec2 1) a. tan2 a.tan 2 u du = a . sec θ . tan θ . d θ 3o Caso: θ = +a2 a.sec 2 u Substituição: u = a . tan θ θ = θ = + θ = + θ =
+a2 a2.tan2 a2 a. tan2 1 a. sec2 a.sec 2 u du = a . sec 2 θ . d θ Resumo: • θ θ θ = θ = − a.cos d . cos . a du sen . a u 2 u 2 a • θ θ θ θ = θ = − a.tan d . tan . sec . a du sec . a u 2 a 2 u • θ θ θ = θ = + a.sec d . 2 sec . a du tan . a u 2 a 2 u u a 2 a 2 u − a 2 u 2 a − u u a a2+u2 θ θ θ
Exercícios 1) dx x x 4 2 2 ⋅ −
∫
Subst.: θ θ = θ = θ = θ − = − θ = d . cos . 2 dx cos . 2 2 cos . 2 2 sen 4 4 2 x 4 sen . 2 x x 2 x 4 cotθ= − 2 x senθ= c 2 x arcsen x 2 x 4 c cot d d . 2 sec cos d ). 1 2 sec (cos d . 2 cot 2 sen . 4 d . cos . 2 . cos . 2 + − − − = + θ − θ − = ∫ θ θ−∫ θ = ∫ θ− θ = ∫ θ θ = ∫ θ θ θ θ = 2)∫
+ 4 x dx x 2 3 Subst.: θ θ = θ = θ = + = + θ = + θ = d . 2 sec . 2 dx sec . 2 2 sec 2 ) 1 2 (tan 4 4 2 tan . 4 4 2 x tan . 2 x[
]
∫
∫
∫
∫
∫
∫
∫
+ − + = + + = + − = − = − = = = = + c 24 ) 4 x ( 8 4 x dx x 2 4 x sec c sec 3 sec 8 d . tan . sec d . tan . sec . sec 8 d . tan . sec ). 1 (sec 8 d . tan . sec . tan 8 d . sec . tan 8 sec . 2 d . sec . 2 . tan . 8 2 ) 4 x ( 2 3 2 2 3 2 3 2 2 2 3 2 3 2 1 2 θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ 2 2 x 4− x θ3) dy y 9 y2
∫
− Subst.: θ θ θ = θ = − θ = − θ = d . tan . sec . 3 dy tan . 3 9 2 sec . 9 9 2 y sec . 3 y[
]
[
]
c 3 y sec arc 3 9 y 3 c tan 3 d d . sec 3 d ) 1 (sec 3 d . tan 3 sec . 3 d . tan . sec . 3 . tan . 3 2 2 2 2 + − − = + − = − = − = = =∫
∫
∫
∫
∫
θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ6.8- Integração por Partes
∫
∫
∫
∫
∫
+ = + = du . v dv . u v . u du . v dv . u ) v . u ( d∫
u.dv=u.v−∫
v.du → Fórmula da Integração por PartesExercícios 1) { ∫ 142+ 43 dv dx 5 ) 4 x (. u x = + = + =
∫
dx . 1 du 6 ) 4 x ( dx ) 4 x ( v 6 5 c 7 ) 4 x ( 6 1 6 ) 4 x ( x dx ) 4 x ( 6 1 6 ) 4 x ( x 7 6 6 6 + + − + = + − + =∫
2) ∫{14243 dv dx . x sen . u x = − = dx . 1 du x cos v c x sen x cos . x dx . x cos x cos . x + + − = + − =∫
3) { ∫ 14243 dv dx . x sen . u 2 x = − = dx . x 2 du x cos v {
(
)
c ) x cos x sen . x .( 2 x cos . 2 x dx . x sen x sen . x . 2 x cos . 2 x dx . 1 du x sen v dv dx . x cos . u x . 2 x cos . 2 x + + + − = ∫ − + − = = = ∫ + − = 14243 4) ∫{123 dv dx . x e . u 2 x { c x e x e . x 2 x e . 2 x dx . x e x e . x 2 x e . 2 x dx . 1 du x e v dv dx . x e . u x 2 x e . 2 x dx . x 2 . x e x e . 2 x dx . x 2 du x e v + − − = −∫ − = = = ∫ − = ∫ − = = = 3 2 1 5) ∫{ { dv dx . u x ln c x x ln . x dx x x x ln . x dx x 1 du x v + − = − = = =∫
6) ∫142}43 dv dx . u x ln . 2 x c 3 x 3 1 3 x ). x (ln dx . x 3 1 3 x ). x (ln dx x 1 3 x 3 x ). x (ln dx x 1 du 3 x v 3 3 2 3 3 3 3 + ⋅ − = − = − = = =∫
∫
7) ∫ { dv dx . u x arctan4243 1 c ) x 1 ( ln 2 1 x arctan . x x 1 dx . x 2 2 1 x ). x (arctan dx x 1 1 du x v 2 2 2 + + − = + − = + = =
∫
8) ∫14 2644744 384 dv dx . u x arcsen . 2 x { c 3 2 2 3 ) 2 x 1 ( 3 1 ) 2 x 1 ( 2 x 3 1 3 3 x ) x (arcsen dx . x 2 ). .( 2 1 ) 2 x 1 ( ) ( 3 1 ) 2 x 1 ( 2 x 3 1 3 3 x ) x (arcsen dx . x 2 du 2 1 ) 2 x 1 ( v dv dx . x . 2 1 ) 2 x 1 ( u . 2 x 3 1 3 3 x ) x (arcsen 2 x 1 dx 3 x 3 1 3 3 x ) x (arcsen dx 2 x 1 1 du 3 3 x v + ⋅ − − − − − = ∫ − − − + − − − = = − − = ∫ − − − = ∫ − − = − = = 4 4 4 3 4 4 4 2 1 9)∫
sec3 x.dx {[
secx.tanx ln(secx tanx)]
c 1 dx . x 3 sec ) x tan x ln(sec x tan . x sec dx . x 3 sec 2 dx . x sec x tan . x sec dx . x 3 sec dx . x 3 sec dx . x sec dx . x 3 sec x tan . x sec dx . x sec ). 1 x 2 (sec x tan . x sec dx . x sec . x 2 tan x tan . x sec dx . x tan . x sec du x tan v dv dx . x 2 sec . u x sec + ∫ = + + + + = ∫ ∫ = +∫ ∫ + ∫ +∫ − = ∫ − − = ∫ − = = = ∫ = 1424310) {∫ 14243 dv dx . x sen u . x e { ∫ = − + + ∫ =− + ∫ − + − = = = ∫ + − = = − = c x sen . x e x cos . x e 2 1 dx . x sen . x e x sen . x e x cos . x e dx . x sen . x e 2 dx . x e . x sen x sen . x e x cos . x e dx . x e du x sen v dv dx . x cos u . x e x cos . x e dx . x e du x cos v 43 42 1 6.9- A Mudança de Variável 2 x tg u= A mudança de variável 2 x tg
u= é recomendável sempre que o integrando for da forma Q
(
senx,cosx)
, onde Q( )
u,v é um quociente entre dois polinômios nas variáveis u e v.Antes de passarmos aos exemplos, vamos relembrar duas identidades trigonométricas importantes.
2 x cos 2 x cos 2 x sen 2 2 x cos 2 x sen 2 x sen = = 2 Assim, 2 x tg 1 2 x tg 2 x sen 2 + =
Por outro lado,
2 x tg 1 2 x tg 1 2 x tg 2 2 x sec 2 x cos 2 x sen 2 1 x cos 2 2 2 2 2 2 + − = − = − = Exercícios: 1- Calcule