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Integrais trigonométricas

Integral de sen x: fórmula, dedução e exemplos

A integral de sen x é -cos x + C. Veja de onde vem o sinal de menos, a área de um arco, sen(ax + b) por substituição e integrais definidas resolvidas.

Integrais trigonométricas Atualizado 3 min de leitura

Visão geral

\int \sin x\,dx = -\cos x + C
Primitiva
-\cos x + C
Área de um arco
\int_0^\pi \sin x\,dx = 2
Período completo
\int_0^{2\pi}\sin x\,dx = 0
Forma linear
\int\sin(ax + b)\,dx = -\dfrac{1}{a}\cos(ax + b) + C
Verificação
\dfrac{d}{dx}(-\cos x) = \sin x
Nesta página
  1. Gráfico de sen x e de sua primitiva
  2. Dedução, passo a passo
  3. Verificação por derivação
  4. Integrais definidas
  5. Variantes por substituição
  6. Exemplos resolvidos
  7. Erros comuns

A integral de \sin x é -\cos x + C. A maioria dos erros com essa integral se resume a uma coisa: o sinal de menos.

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

Gráfico de sen x e de sua primitiva

Área sob y = sen x de 0 a π, com a primitiva y = -cos x
O arco sombreado tem área exatamente 2. A curva tracejada y = -\cos x sobe de -1 em x = 0 até 1 em x = \pi, uma variação de 2.

Onde \sin x > 0 (de 0 a \pi), a primitiva -\cos x sobe. Onde \sin x < 0 (de \pi a 2\pi), ela desce de volta.

Dedução, passo a passo

  1. Pergunte: qual função tem derivada \sin x?
  2. Lembre a derivada de cos x: \frac{d}{dx}\cos x = -\sin x.
  3. A forma está certa, mas o sinal está errado. Multiplique por -1: \frac{d}{dx}(-\cos x) = \sin x.
  4. Então -\cos x é uma primitiva, e somar C dá todas elas.

Um truque para memorizar: percorrer o ciclo \sin \to \cos \to -\sin \to -\cos \to \sin é derivar. Percorrê-lo de trás para frente é integrar.

Verificação por derivação

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

Integrais definidas

Pelo Teorema Fundamental do Cálculo:

\int_0^\pi \sin x\,dx = \Big[-\cos x\Big]_0^\pi = -\cos\pi + \cos 0 = 1 + 1 = 2

Outros valores úteis:

Integral Valor Por quê
\int_0^{\pi/2}\sin x\,dx 1 -\cos\frac{\pi}{2} + \cos 0 = 0 + 1
\int_0^{\pi}\sin x\,dx 2 um arco completo
\int_0^{2\pi}\sin x\,dx 0 os dois arcos se cancelam
\int_{-a}^{a}\sin x\,dx 0 \sin x é ímpar

Se você quiser a área total em [0, 2\pi] em vez da área com sinal, integre \lvert\sin x\rvert e obtenha 4.

Variantes por substituição

Com u = ax + b, du = a\,dx:

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

Assim, \int\sin(5x)\,dx = -\frac{1}{5}\cos(5x) + C e \int\sin\left(\frac{x}{2}\right)dx = -2\cos\left(\frac{x}{2}\right) + C. Para \sin(2x) há uma página inteira: a integral de sen 2x.

Quando a derivada da função de dentro aparece, substitua:

\int x\sin(x^2)\,dx = -\frac{1}{2}\cos(x^2) + C \quad (u = x^2)
\int \sin x\,e^{\cos x}\,dx = -e^{\cos x} + C \quad (u = \cos x)

Exemplos resolvidos

Exemplo 1. \int(3\sin x + 2x)\,dx = -3\cos x + x^2 + C.

Exemplo 2. \int_0^{\pi/3}\sin x\,dx = -\cos\frac{\pi}{3} + \cos 0 = -\frac{1}{2} + 1 = \frac{1}{2}.

Exemplo 3: posição a partir da velocidade. Uma partícula tem v(t) = \sin t e parte de s(0) = 0. Então s(t) = -\cos t + C, e s(0) = -1 + C = 0 dá C = 1, logo s(t) = 1 - \cos t.

Exemplo 4: valor médio. O valor médio de \sin x em [0, \pi] é \frac{1}{\pi}\cdot 2 = \frac{2}{\pi} \approx 0.637.

Erros comuns

  1. Escrever \cos x + C. Confira derivando: \frac{d}{dx}\cos x = -\sin x, então o sinal está errado.
  2. Esquecer de dividir por a em \int\sin(ax)\,dx.
  3. Multiplicar por a em vez de dividir. \int\sin(3x)\,dx não é -3\cos(3x). Isso é o que a derivação faria.
  4. Erros de sinal em integrais definidas. Escreva [-\cos x] com colchetes e subtraia com cuidado: -\cos\pi = +1.

A seguir, veja a integral de cos x ou pratique com os exercícios de integrais trigonométricas.

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Perguntas frequentes

Qual é a integral de sen x?

A integral de \sin x é -\cos x + C.

Por que a integral de sen x é menos cos x?

Porque a derivada de \cos x é -\sin x. Para obter +\sin x é preciso derivar -\cos x.

Qual é a integral de sen x de 0 a π?

É -\cos\pi - (-\cos 0) = 1 + 1 = 2.

Qual é a integral de sen(2x)?

É -\frac{1}{2}\cos(2x) + C. O fator \frac{1}{2} desfaz o 2 que a regra da cadeia produziria.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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