Integral de sec x (secante): fórmula, dedução e exemplos
A integral de sec x é ln|sec x + tg x| + C. Veja o truque de multiplicar por um passo a passo, as formas equivalentes, a verificação por derivação e exemplos.
Integrais trigonométricas Atualizado 3 min de leitura
Visão geral
- Primitiva
- \ln\lvert\sec x + \tan x\rvert + C
- Método
- Multiplicar por \dfrac{\sec x + \tan x}{\sec x + \tan x}
- Forma equivalente
- \dfrac{1}{2}\ln\left\lvert\dfrac{1 + \sin x}{1 - \sin x}\right\rvert + C
- Outra forma
- \ln\left\lvert\tan\left(\dfrac{x}{2} + \dfrac{\pi}{4}\right)\right\rvert + C
- De 0 a π/4
- \ln\left(1 + \sqrt{2}\right) \approx 0.881
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A integral de \sec x é \ln\lvert\sec x + \tan x\rvert + C. Ela é famosa porque a dedução padrão depende de um truque que ninguém adivinharia de primeira, e reaparece dentro de integrais mais difíceis como \int\sec^3 x\,dx.
Gráfico de sec x e a área sob ele
Dedução, passo a passo
- Multiplique por uma forma esperta de 1: \int\sec x\,dx = \int\sec x\cdot\frac{\sec x + \tan x}{\sec x + \tan x}\,dx = \int\frac{\sec^2 x + \sec x\tan x}{\sec x + \tan x}\,dx
- Olhe para o denominador u = \sec x + \tan x. Sua derivada é \sec x\tan x + \sec^2 x, que é exatamente o numerador.
- Então du = (\sec^2 x + \sec x\tan x)\,dx e a integral vira \int\frac{du}{u}.
- Integre: \ln\lvert u\rvert + C = \ln\lvert\sec x + \tan x\rvert + C.
O passo 2 usa a derivada de sec x e a derivada de tg x. O passo 4 usa a integral de 1/x.
Verificação por derivação
Formas equivalentes
Você pode encontrar outras respostas em tabelas ou em softwares. Todas são a mesma função.
Como \sec x + \tan x = \frac{1 + \sin x}{\cos x}, elevando ao quadrado obtemos
Então \ln\lvert\sec x + \tan x\rvert = \frac{1}{2}\ln\left\lvert\frac{1 + \sin x}{1 - \sin x}\right\rvert. Uma identidade de arco metade também dá \ln\left\lvert\tan\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4}\right)\right\rvert. Esta última forma é a que a projeção cartográfica de Mercator usa para espaçar os paralelos de latitude, e foi assim que a integral foi descoberta.
Integrais definidas
Como \sec x é par, \int_{-a}^{a}\sec x\,dx = 2\ln(\sec a + \tan a) para 0 < a < \frac{\pi}{2}.
Variantes por substituição
Por exemplo, \int\sec(2x)\,dx = \frac{1}{2}\ln\lvert\sec 2x + \tan 2x\rvert + C.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1: reescreva antes. \int\frac{1}{\cos x}\,dx é simplesmente \int\sec x\,dx = \ln\lvert\sec x + \tan x\rvert + C.
Exemplo 2: uma soma. \int(\sec x + \sec^2 x)\,dx = \ln\lvert\sec x + \tan x\rvert + \tan x + C.
Exemplo 3: dentro de uma integral maior. A integração por partes transforma \int\sec^3 x\,dx em \frac{1}{2}\sec x\tan x + \frac{1}{2}\int\sec x\,dx. Veja a integral de sec³ x.
Exemplo 4: vinda de uma substituição trigonométrica. \int\frac{dx}{\sqrt{x^2 + 1}} com x = \tan\theta vira \int\sec\theta\,d\theta = \ln\lvert\sec\theta + \tan\theta\rvert + C = \ln\left(\sqrt{x^2 + 1} + x\right) + C.
Erros comuns
- Responder \sec x\tan x. Essa é a derivada de \sec x. A integral dela está na página da integral de sec x tg x, no sentido oposto.
- Responder \ln\lvert\sec x\rvert. Essa é a integral de tg x.
- Responder \tan x. Isso vem de \sec^2 x, e não de \sec x.
- Esquecer o módulo em intervalos onde \sec x + \tan x < 0.
A versão com cossecante funciona do mesmo jeito: veja a integral de cossec x.
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