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Integrales trigonométricas

Integral de sec x tan x: fórmula, deducción y ejemplos

La integral de sec x tan x es sec x + C. Por qué invierte la derivada de sec x, cómo reconocerla disfrazada de sen x/cos² x y ejemplos con sustitución.

Integrales trigonométricas Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\int \sec x\tan x\,dx = \sec x + C
Antiderivada
\sec x + C
Equivale a
\int\dfrac{\sin x}{\cos^2 x}\,dx = \sec x + C
Forma lineal
\int\sec(ax)\tan(ax)\,dx = \dfrac{1}{a}\sec(ax) + C
Pareja con cosecante
\int\csc x\cot x\,dx = -\csc x + C
De 0 a π/3
1
En esta página
  1. Gráfica de sec x tan x y su antiderivada
  2. Deducción
  3. Comprobación derivando
  4. Cómo reconocerla disfrazada
  5. Integrales definidas
  6. Variantes por sustitución
  7. Errores comunes

La integral de \sec x\tan x es \sec x + C. Es la inversa de una de las seis derivadas trigonométricas básicas, así que conviene reconocerla a primera vista.

\int \sec x\tan x\,dx = \sec x + C

Gráfica de sec x tan x y su antiderivada

Área bajo y = sec x tan x entre 0 y π/3, con la antiderivada y = sec x
El área sombreada es \sec\frac{\pi}{3} - \sec 0 = 2 - 1 = 1. La curva discontinua y = \sec x tiene su mínimo en x = 0, justo donde \sec x\tan x pasa por cero.

\sec x\tan x es una función impar, así que su antiderivada \sec x es par.

Deducción

  1. Recuerda la derivada de sec x: \frac{d}{dx}\sec x = \sec x\tan x.
  2. Inviértela: \sec x es una antiderivada de \sec x\tan x.
  3. Añade C.

Si quieres ver de dónde sale la derivada, escribe \sec x = (\cos x)^{-1} y usa la regla de la cadena:

\frac{d}{dx}(\cos x)^{-1} = -(\cos x)^{-2}\cdot(-\sin x) = \frac{\sin x}{\cos^2 x} = \sec x\tan x

Comprobación derivando

\frac{d}{dx}(\sec x + C) = \sec x\tan x \checkmark

Cómo reconocerla disfrazada

La integral no siempre llega etiquetada. Cada una de estas es \sec x\tan x:

Integrando Reescritura Integral
\frac{\sin x}{\cos^2 x} \frac{1}{\cos x}\cdot\frac{\sin x}{\cos x} \sec x + C
\frac{\tan x}{\cos x} \tan x\sec x \sec x + C
\frac{\sin x}{1 - \sin^2 x} \frac{\sin x}{\cos^2 x} \sec x + C

También puedes resolver la primera fila directamente con u = \cos x: \int\frac{\sin x}{\cos^2 x}\,dx = -\int u^{-2}\,du = u^{-1} + C = \sec x + C.

Integrales definidas

\int_0^{\pi/3}\sec x\tan x\,dx = 2 - 1 = 1, \qquad \int_0^{\pi/4}\sec x\tan x\,dx = \sqrt{2} - 1 \approx 0.414

En un intervalo simétrico como \left[-\frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{4}\right] la integral es 0, porque el integrando es impar.

Variantes por sustitución

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

Ejemplo 1. \int\sec(5x)\tan(5x)\,dx = \frac{1}{5}\sec(5x) + C.

Ejemplo 2: potencias de la secante. Con u = \sec x, du = \sec x\tan x\,dx:

\int\sec^3 x\tan x\,dx = \int\sec^2 x\cdot(\sec x\tan x)\,dx = \int u^2\,du = \frac{\sec^3 x}{3} + C

Ejemplo 3: potencias impares de la tangente. \int\tan^3 x\sec x\,dx = \int(\sec^2 x - 1)\sec x\tan x\,dx = \frac{\sec^3 x}{3} - \sec x + C.

Ejemplo 4: la pareja con cosecante. \int\csc x\cot x\,dx = -\csc x + C, ya que \frac{d}{dx}\csc x = -\csc x\cot x.

Errores comunes

  1. Integrar cada factor por separado. \int\sec x\tan x\,dx no es \ln\lvert\sec x + \tan x\rvert\cdot\ln\lvert\sec x\rvert. Las integrales no se separan sobre los productos.
  2. Responder \tan x. Esa es la integral de \sec^2 x. Consulta la integral de sec² x.
  3. Responder \csc x en la versión con cosecante. Le falta un signo menos: -\csc x + C.
  4. No ver el disfraz. Prueba siempre a reescribir \frac{\sin x}{\cos^2 x} antes de recurrir a un método más difícil.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la integral de sec x tan x?

La integral de \sec x\tan x es \sec x + C.

¿Cuál es la integral de sen x / cos² x?

Como \frac{\sin x}{\cos^2 x} = \frac{1}{\cos x}\cdot\frac{\sin x}{\cos x} = \sec x\tan x, la integral es \sec x + C.

¿Cuál es la integral de sec(2x) tan(2x)?

Es \frac{1}{2}\sec(2x) + C.

¿Cuál es la integral de csc x cot x?

Es -\csc x + C, porque la derivada de \csc x es -\csc x\cot x.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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