Integral de ln x: fórmula, passo a passo e exemplos
A integral de ln x é x ln x − x + C. Veja a integração por partes passo a passo, a verificação por derivação, um gráfico e exemplos como ln(2x) e (ln x)².
Integrais exponenciais e logarítmicas Atualizado 3 min de leitura
Visão geral
- Primitiva
- x\ln x - x + C
- Método
- Integração por partes com u = \ln x, dv = dx
- De 1 a e
- 1
- De 0 a 1
- -1 (imprópria, converge)
- Logaritmo na base b
- \int \log_b x\,dx = \frac{x\ln x - x}{\ln b} + C
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A integral de \ln x é x\ln x - x + C. Não existe uma regra inversa que desfaça o logaritmo diretamente, então o método padrão é a integração por partes com um fator 1 escondido.
Gráfico de ln x e de sua primitiva
Como integrar ln x passo a passo
Use a integração por partes, \int u\,dv = uv - \int v\,du.
- Escreva \ln x como um produto. \int\ln x\,dx = \int \ln x\cdot 1\,dx.
- Escolha as partes. u = \ln x e dv = dx. Então du = \frac{1}{x}\,dx e v = x.
- Aplique a fórmula. \int \ln x\,dx = x\ln x - \int x\cdot\frac{1}{x}\,dx = x\ln x - \int 1\,dx
- Termine. \int 1\,dx = x, então a resposta é x\ln x - x + C.
Por que isso funciona? Derivar \ln x o transforma em \frac{1}{x}, que cancela o x de v. Na ordem LIATE, os logaritmos vêm primeiro, então quase sempre fazem o papel de u. O guia de integração por partes traz mais sobre a escolha de u.
Verificação por derivação
Pela regra do produto e pela derivada de ln x:
Integrais definidas
De 1 a e:
De 1 a 2: (2\ln 2 - 2) - (0 - 1) = 2\ln 2 - 1 \approx 0.386.
De 0 a 1: essa é uma integral imprópria, já que \ln x \to -\infty perto de 0. Usando o limite x\ln x \to 0 quando x \to 0^+:
A resposta é negativa porque \ln x < 0 em (0, 1), então a área fica abaixo do eixo.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1: uma constante dentro. \int\ln(2x)\,dx. Seja u = 2x, dx = \frac{du}{2}:
Exemplo 2: um logaritmo deslocado. \int\ln(x+1)\,dx. Seja u = x + 1, du = dx:
O -1 pode ser absorvido pelo C, então (x+1)\ln(x+1) - x + C também está certo.
Exemplo 3: logaritmo ao quadrado. \int(\ln x)^2\,dx. Tome u = (\ln x)^2, dv = dx, então du = \frac{2\ln x}{x}\,dx e v = x:
Exemplo 4: uma potência de x dentro. \int\ln(x^3)\,dx = 3\int\ln x\,dx = 3x\ln x - 3x + C, depois da propriedade \ln(x^3) = 3\ln x.
Exemplo 5: base 10. Como \log_{10}x = \frac{\ln x}{\ln 10}, \int\log_{10}x\,dx = \frac{x\ln x - x}{\ln 10} + C.
Erros comuns
- Responder \frac{1}{x}. Essa é a derivada de \ln x. A integral de \frac{1}{x} é \ln\lvert x\rvert; veja a integral de 1/x.
- Escolher u = 1, dv = \ln x\,dx. Aí você precisa de \int\ln x\,dx para achar v, justamente o que está tentando calcular.
- Perder o -x. x\ln x sozinho tem derivada \ln x + 1, um a mais.
- Confundir \ln x com \frac{\ln x}{x}. \int\frac{\ln x}{x}\,dx = \frac{(\ln x)^2}{2} + C é uma substituição, e não um problema de partes.
Para um logaritmo vezes uma potência de x, veja a integral de x ln x. Para logaritmos no denominador, veja a integral de 1/(x ln x).
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