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Integrales trigonométricas

Integral de cos x: fórmula, deducción y ejemplos

La integral de cos x es sen x + C. Por qué no lleva signo menos, el área de un arco, cos(ax + b) por sustitución y ejemplos resueltos de integrales definidas.

Integrales trigonométricas Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\int \cos x\,dx = \sin x + C
Antiderivada
\sin x + C
Área de un arco
\int_{-\pi/2}^{\pi/2}\cos x\,dx = 2
Periodo completo
\int_0^{2\pi}\cos x\,dx = 0
Forma lineal
\int\cos(ax + b)\,dx = \dfrac{1}{a}\sin(ax + b) + C
Comprobación
\dfrac{d}{dx}\sin x = \cos x
En esta página
  1. Gráfica de cos x y su antiderivada
  2. Deducción paso a paso
  3. Comprobación derivando
  4. Integrales definidas
  5. Variantes por sustitución
  6. Ejemplos resueltos
  7. Errores comunes

La integral de \cos x es \sin x + C. Como la derivada de \sin x es exactamente \cos x, es una de las integrales más limpias que existen.

\int \cos x\,dx = \sin x + C

Gráfica de cos x y su antiderivada

Área bajo y = cos x entre -π/2 y π/2, con la antiderivada y = sen x
El arco sombreado tiene área \sin\frac{\pi}{2} - \sin\left(-\frac{\pi}{2}\right) = 2. La curva discontinua y = \sin x sube de -1 a 1 en el mismo intervalo.

La antiderivada \sin x alcanza su máximo en x = \frac{\pi}{2}, justo donde \cos x pasa por cero de positiva a negativa.

Deducción paso a paso

  1. Pregúntate: ¿qué función tiene derivada \cos x?
  2. La derivada de sen x es \cos x.
  3. Así que \sin x es una antiderivada de \cos x.
  4. Suma C para incluir todas las antiderivadas: \sin x + C.

Aquí no hace falta corregir ningún signo, a diferencia de la integral de sen x.

Comprobación derivando

\frac{d}{dx}(\sin x + C) = \cos x \checkmark

Integrales definidas

Integral Valor
\int_0^{\pi/2}\cos x\,dx \sin\frac{\pi}{2} - \sin 0 = 1
\int_0^{\pi/6}\cos x\,dx \frac{1}{2}
\int_0^{\pi}\cos x\,dx 0
\int_{-\pi/2}^{\pi/2}\cos x\,dx 2

Como \cos x es par, \int_{-a}^{a}\cos x\,dx = 2\int_0^a\cos x\,dx = 2\sin a.

Variantes por sustitución

Con u = ax + b:

\int\cos(ax + b)\,dx = \frac{1}{a}\sin(ax + b) + C

Por ejemplo, \int\cos(4x - 1)\,dx = \frac{1}{4}\sin(4x - 1) + C, y \int\cos(\pi x)\,dx = \frac{1}{\pi}\sin(\pi x) + C.

Cuando la derivada del interior aparece como factor, usa el cambio de variable:

\int \cos x\,e^{\sin x}\,dx = e^{\sin x} + C \quad (u = \sin x)
\int \cos x\,\sin^3 x\,dx = \frac{\sin^4 x}{4} + C \quad (u = \sin x)
\int \frac{\cos(\sqrt{x})}{\sqrt{x}}\,dx = 2\sin(\sqrt{x}) + C \quad (u = \sqrt{x})

En la última, du = \frac{1}{2\sqrt{x}}dx, así que \frac{dx}{\sqrt{x}} = 2\,du.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. \int(2\cos x - 3\sin x)\,dx = 2\sin x + 3\cos x + C. Fíjate en cómo el menos delante de \sin se combina con el menos de -\cos x para dar +3\cos x.

Ejemplo 2. \int_0^{\pi/4}\cos(2x)\,dx = \left[\frac{1}{2}\sin(2x)\right]_0^{\pi/4} = \frac{1}{2}\sin\frac{\pi}{2} = \frac{1}{2}.

Ejemplo 3: un problema de valor inicial. Si f'(x) = \cos x y f(0) = 3, entonces f(x) = \sin x + C y f(0) = C = 3, así que f(x) = \sin x + 3.

Ejemplo 4: movimiento armónico simple. Si un muelle tiene velocidad v(t) = 4\cos(2t) y posición s(0) = 0, entonces s(t) = 2\sin(2t). La amplitud es 2.

Errores comunes

  1. Escribir -\sin x. Esa es la derivada de \cos x, no la integral.
  2. Olvidar dividir entre a. \int\cos(3x)\,dx = \frac{1}{3}\sin(3x) + C, no \sin(3x) + C.
  3. Integrar \cos^2 x como \sin^2 x o \frac{\cos^3 x}{3}. Las potencias de funciones trigonométricas necesitan identidades. Consulta la integral de cos² x.
  4. Integrar \cos(x^2) como \frac{\sin(x^2)}{2x}. No puedes dividir entre una derivada interior que es variable. \int\cos(x^2)\,dx no tiene antiderivada elemental.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la integral de cos x?

La integral de \cos x es \sin x + C.

¿Cuál es la integral de cos(2x)?

Es \frac{1}{2}\sin(2x) + C. Comprobación: la derivada de \frac{1}{2}\sin(2x) es \frac{1}{2}\cdot 2\cos(2x) = \cos(2x).

¿Cuánto vale la integral de cos x entre 0 y π?

Vale \sin\pi - \sin 0 = 0. El área sobre el eje en \left[0, \frac{\pi}{2}\right] cancela el área bajo el eje en \left[\frac{\pi}{2}, \pi\right].

¿La integral de cos x es -sen x?

No. -\sin x es la derivada de \cos x. La integral es +\sin x + C.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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