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Integrales trigonométricas

Integral de cot x: fórmula, deducción y ejemplos

La integral de cot x es ln|sen x| + C. El cambio u = sen x, su relación con tan x, además de cot(ax), cot² x y ejemplos de integrales definidas.

Integrales trigonométricas Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\int \cot x\,dx = \ln\lvert\sin x\rvert + C
Antiderivada
\ln\lvert\sin x\rvert + C
Forma equivalente
-\ln\lvert\csc x\rvert + C
Método
Escribe \dfrac{\cos x}{\sin x} y luego u = \sin x
Forma lineal
\int\cot(ax)\,dx = \dfrac{1}{a}\ln\lvert\sin(ax)\rvert + C
Comprobación
\dfrac{d}{dx}\ln\lvert\sin x\rvert = \cot x
En esta página
  1. Gráfica de cot x y su antiderivada
  2. Deducción paso a paso
  3. Comprobación derivando
  4. Comparación entre tan y cot
  5. Integrales definidas
  6. Variantes por sustitución
  7. Errores comunes

La integral de \cot x es \ln\lvert\sin x\rvert + C. Sale de un único cambio de variable y es la imagen especular de la integral de tan x.

\int \cot x\,dx = \ln\lvert\sin x\rvert + C

Gráfica de cot x y su antiderivada

Área bajo y = cot x entre π/6 y π/2, con la antiderivada y = ln|sen x|
El área sombreada es \ln 2 \approx 0.693. La antiderivada discontinua alcanza su máximo, 0, en x = \frac{\pi}{2}, justo donde \cot x pasa por cero.

Deducción paso a paso

  1. Reescribe: \displaystyle\int\cot x\,dx = \int\frac{\cos x}{\sin x}\,dx.
  2. Sea u = \sin x. Entonces du = \cos x\,dx.
  3. Sustituye: \displaystyle\int\frac{du}{u} = \ln\lvert u\rvert + C.
  4. Deshaz el cambio u = \sin x: \ln\lvert\sin x\rvert + C.

El paso 3 es la integral de 1/x. Como \ln\lvert\sin x\rvert = -\ln\lvert\csc x\rvert, algunos libros escriben el resultado como -\ln\lvert\csc x\rvert + C. Es la misma función.

Comprobación derivando

\frac{d}{dx}\ln\lvert\sin x\rvert = \frac{\cos x}{\sin x} = \cot x \checkmark

El sentido directo es distinto: la derivada de cot x es -\csc^2 x.

Comparación entre tan y cot

\tan x \cot x
Reescritura \frac{\sin x}{\cos x} \frac{\cos x}{\sin x}
Cambio de variable u = \cos x, du = -\sin x\,dx u = \sin x, du = \cos x\,dx
Integral -\ln\lvert\cos x\rvert + C \ln\lvert\sin x\rvert + C
Derivada \sec^2 x -\csc^2 x

El signo menos aparece con \tan x pero no con \cot x, porque la derivada de \cos x es -\sin x, mientras que la de \sin x es +\cos x.

Integrales definidas

\int_{\pi/6}^{\pi/2}\cot x\,dx = \ln 1 - \ln\frac{1}{2} = \ln 2
\int_{\pi/4}^{\pi/2}\cot x\,dx = 0 - \ln\frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{1}{2}\ln 2

Empezar en x = 0 da una integral impropia divergente, ya que \ln\sin x \to -\infty cuando x \to 0^+.

Variantes por sustitución

\int\cot(ax + b)\,dx = \frac{1}{a}\ln\lvert\sin(ax + b)\rvert + C

Ejemplo 1. \int\cot(4x)\,dx = \frac{1}{4}\ln\lvert\sin 4x\rvert + C.

Ejemplo 2. \int x\cot(x^2)\,dx = \frac{1}{2}\ln\lvert\sin(x^2)\rvert + C, con u = x^2.

Ejemplo 3: cotangente al cuadrado. Usa \cot^2 x = \csc^2 x - 1:

\int\cot^2 x\,dx = \int(\csc^2 x - 1)\,dx = -\cot x - x + C

Comprobación: \frac{d}{dx}(-\cot x - x) = \csc^2 x - 1 = \cot^2 x.

Ejemplo 4: una cotangente escondida. \int\frac{\cos x}{3\sin x + 2}\,dx = \frac{1}{3}\ln\lvert 3\sin x + 2\rvert + C, con u = 3\sin x + 2.

Errores comunes

  1. Responder -\csc^2 x. Esa es la derivada de \cot x.
  2. Añadir un signo menos por analogía con \tan x. -\ln\lvert\sin x\rvert tiene derivada -\cot x.
  3. Responder \ln\lvert\cos x\rvert. El logaritmo va sobre el denominador de \frac{\cos x}{\sin x}, que es \sin x.
  4. Quitar el valor absoluto. \sin x < 0 en (\pi, 2\pi).

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la integral de cot x?

La integral de \cot x es \ln\lvert\sin x\rvert + C.

¿Cuál es la integral de cos x / sen x?

Eso es \cot x, así que la integral es \ln\lvert\sin x\rvert + C.

¿Cuál es la integral de cot(2x)?

Es \frac{1}{2}\ln\lvert\sin 2x\rvert + C.

¿Cuánto vale la integral de cot x entre π/6 y π/2?

Vale \ln\sin\frac{\pi}{2} - \ln\sin\frac{\pi}{6} = 0 - \ln\frac{1}{2} = \ln 2 \approx 0.693.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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