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Técnicas de integração

Exercícios de integração por partes resolvidos, com respostas

12 exercícios de integração por partes com respostas e resoluções completas: x eˣ, ln x, arctg x, partes repetidas e o ciclo de e^x sen x.

Técnicas de integração Atualizado 4 min de leitura

Visão geral

\int u\,dv = uv - \int v\,du
Exercícios
12, com respostas e resoluções completas
Nível
Cálculo 2 e AP Calculus BC, Unidade 6
Pré-requisitos
Antiderivadas e substituição
Ideia principal
Escolha u de modo que fique mais simples ao derivar e dv de modo que seja fácil de integrar
Pratique com novos números
Lição de integração por partes
Nesta página
  1. Exercícios
  2. Respostas
  3. Resolução passo a passo
  4. Erros comuns nestes exercícios
  5. Continue praticando

Estes exercícios de integração por partes começam com uma única aplicação de partes e avançam para partes repetidas, o método tabular e integrais que voltam a si mesmas. Tente cada um primeiro. As respostas vêm antes para você conferir rapidamente, e depois as resoluções completas.

A fórmula vem da regra do produto:

\int u\,dv = uv - \int v\,du

Escolha u e dv, encontre du e v e depois preencha a fórmula. Para saber mais sobre a fórmula, leia a regra da integração por partes.

Exercícios

Uma aplicação de partes

  1. \displaystyle\int x\,e^x\,dx
  2. \displaystyle\int x\cos x\,dx
  3. \displaystyle\int \ln x\,dx
  4. \displaystyle\int x\ln x\,dx
  5. \displaystyle\int x\sin(2x)\,dx
  6. \displaystyle\int \arctan x\,dx

Partes repetidas

  1. \displaystyle\int x^2 e^x\,dx
  2. \displaystyle\int x^2\cos x\,dx

Integrais que voltam a si mesmas

  1. \displaystyle\int e^x\sin x\,dx
  2. \displaystyle\int e^{2x}\cos x\,dx

Integrais definidas

  1. \displaystyle\int_0^1 x\,e^x\,dx
  2. \displaystyle\int_1^{e} x\ln x\,dx

Respostas

Exercício Resposta
1 (x - 1)e^x + C
2 x\sin x + \cos x + C
3 x\ln x - x + C
4 \dfrac{x^2}{2}\ln x - \dfrac{x^2}{4} + C
5 -\dfrac{x\cos(2x)}{2} + \dfrac{\sin(2x)}{4} + C
6 x\arctan x - \dfrac{1}{2}\ln(1 + x^2) + C
7 (x^2 - 2x + 2)e^x + C
8 x^2\sin x + 2x\cos x - 2\sin x + C
9 \dfrac{e^x(\sin x - \cos x)}{2} + C
10 \dfrac{e^{2x}(2\cos x + \sin x)}{5} + C
11 1
12 \dfrac{e^2 + 1}{4}

Resolução passo a passo

1. Faça u = x e dv = e^x\,dx, então du = dx e v = e^x:

x e^x - \int e^x\,dx = xe^x - e^x + C = (x - 1)e^x + C

2. Faça u = x e dv = \cos x\,dx, então v = \sin x:

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

3. Faça u = \ln x e dv = dx, então du = \frac{1}{x}dx e v = x:

x\ln x - \int x\cdot\frac{1}{x}\,dx = x\ln x - x + C

4. Logaritmos vêm primeiro na LIATE, então u = \ln x e dv = x\,dx, o que dá v = \frac{x^2}{2}:

\frac{x^2}{2}\ln x - \int\frac{x^2}{2}\cdot\frac{1}{x}\,dx = \frac{x^2}{2}\ln x - \frac{x^2}{4} + C

5. Faça u = x e dv = \sin(2x)\,dx, então v = -\frac{1}{2}\cos(2x):

-\frac{x\cos(2x)}{2} + \frac{1}{2}\int\cos(2x)\,dx = -\frac{x\cos(2x)}{2} + \frac{\sin(2x)}{4} + C

6. Faça u = \arctan x e dv = dx, então du = \frac{1}{1+x^2}dx e v = x:

x\arctan x - \int\frac{x}{1 + x^2}\,dx

A última integral é uma substituição com u = 1 + x^2, que dá \frac{1}{2}\ln(1 + x^2).

7. Use o método tabular. Derivadas de x^2: x^2, 2x, 2, 0. Integrais de e^x: e^x, e^x, e^x. Multiplique na diagonal com os sinais +, -, +:

x^2e^x - 2xe^x + 2e^x + C = (x^2 - 2x + 2)e^x + C

8. Método tabular de novo. Derivadas: x^2, 2x, 2, 0. Integrais de \cos x: \sin x, -\cos x, -\sin x. Com os sinais +, -, +:

x^2\sin x - 2x(-\cos x) + 2(-\sin x) = x^2\sin x + 2x\cos x - 2\sin x + C

9. Chame a integral de I. Com u = \sin x e dv = e^x\,dx: I = e^x\sin x - \int e^x\cos x\,dx. Aplique partes de novo com u = \cos x: \int e^x\cos x\,dx = e^x\cos x + I. Então:

I = e^x\sin x - e^x\cos x - I \quad\Rightarrow\quad I = \frac{e^x(\sin x - \cos x)}{2} + C

10. Seja I = \int e^{2x}\cos x\,dx. Tome u = e^{2x} nas duas vezes. Primeiro, I = e^{2x}\sin x - 2\int e^{2x}\sin x\,dx. Depois, \int e^{2x}\sin x\,dx = -e^{2x}\cos x + 2I. Juntando tudo:

I = e^{2x}\sin x + 2e^{2x}\cos x - 4I \quad\Rightarrow\quad 5I = e^{2x}(\sin x + 2\cos x)

11. Pelo exercício 1:

\big[(x - 1)e^x\big]_0^1 = 0 - (-1) = 1

12. Pelo exercício 4, usando \ln e = 1 e \ln 1 = 0:

\left(\frac{e^2}{2} - \frac{e^2}{4}\right) - \left(0 - \frac{1}{4}\right) = \frac{e^2}{4} + \frac{1}{4} = \frac{e^2 + 1}{4}

Erros comuns nestes exercícios

  • Escolher u ao contrário. No exercício 4, tomar u = x e dv = \ln x\,dx significa que você já precisaria saber \int\ln x\,dx. Siga a LIATE.
  • Erros de sinal na segunda rodada. Nos exercícios 7 e 8, o sinal de menos na frente de \int v\,du vale para tudo o que vem depois. O método tabular mantém os sinais em ordem.
  • Trocar o tipo de u e dv no meio do ciclo. No exercício 10, se você toma u = e^{2x} na primeira vez e u = \sin x na segunda, desfaz o primeiro passo e chega a I = I.
  • Esquecer o \frac{1}{2} em v. Quando dv = \sin(2x)\,dx, v = -\frac{1}{2}\cos(2x), não -\cos(2x).

Continue praticando

Para exercícios ilimitados com novos números e correção imediata, experimente a lição de integração por partes e a lição de partes repetidas e LIATE. Para mais exemplos, veja a integral de x e^x, a integral de ln x e o guia de integração por partes. Depois experimente os exercícios de integrais trigonométricas.

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Integração por partes

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Perguntas frequentes

Como escolher u e dv?

Escolha u de modo que du fique mais simples e dv de modo que você consiga integrá-lo. A regra LIATE é um guia rápido: primeiro logaritmos, depois inversas trigonométricas, algébricas, trigonométricas e exponenciais. Em \int x\ln x\,dx, u = \ln x, porque \ln x é difícil de integrar, mas fácil de derivar.

Como integrar ln x?

Trate-o como \ln x \cdot 1, com u = \ln x e dv = dx. Então \int\ln x\,dx = x\ln x - \int x\cdot\frac{1}{x}\,dx = x\ln x - x + C. O exercício 3 mostra isso.

O que é o método tabular?

Um atalho para partes repetidas quando u é um polinômio. Liste as derivadas de u em uma coluna até chegar a 0, as integrais de dv em outra, multiplique na diagonal e alterne os sinais +, -, +, \dots O exercício 7 mostra o método.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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