Exercícios de integrais trigonométricas resolvidos, com respostas
12 exercícios de integrais trigonométricas com respostas: potências de seno e cosseno, tangente e secante, arco metade e transformação de produto em soma.
Técnicas de integração Atualizado 4 min de leitura
Visão geral
- Exercícios
- 12, com respostas e resolução completa
- Nível
- Cálculo 2 e AP Calculus BC
- Você precisa saber
- Integração por substituição e as identidades pitagóricas
- Ideia principal
- Potência ímpar: guarde um fator para o du. Potências pares: use as fórmulas do arco metade
- Pratique com novos números
- Lição de integrais trigonométricas
Nesta página
Estes exercícios de integrais trigonométricas cobrem potências de seno e cosseno, tangente e secante e produtos com arcos diferentes. Tente resolver cada um primeiro. As respostas vêm antes para você conferir rápido, depois as resoluções completas.
As identidades que você vai usar:
Exercícios
Potências pares: arco metade
- \displaystyle\int\sin^2 x\,dx
- \displaystyle\int\cos^2 x\,dx
- \displaystyle\int\sin^2 x\cos^2 x\,dx
Potências ímpares: guarde um fator
- \displaystyle\int\sin^2 x\cos x\,dx
- \displaystyle\int\cos^3 x\,dx
- \displaystyle\int\sin^3 x\,dx
- \displaystyle\int\sin^3 x\cos^2 x\,dx
Tangente e secante
- \displaystyle\int\tan^2 x\,dx
- \displaystyle\int\sec^4 x\,dx
- \displaystyle\int\tan^3 x\sec x\,dx
Arcos diferentes e integrais definidas
- \displaystyle\int\sin(3x)\cos x\,dx
- \displaystyle\int_0^{\pi}\sin^2 x\,dx
Respostas
| Exercício | Resposta |
|---|---|
| 1 | \dfrac{x}{2} - \dfrac{\sin 2x}{4} + C |
| 2 | \dfrac{x}{2} + \dfrac{\sin 2x}{4} + C |
| 3 | \dfrac{x}{8} - \dfrac{\sin 4x}{32} + C |
| 4 | \dfrac{\sin^3 x}{3} + C |
| 5 | \sin x - \dfrac{\sin^3 x}{3} + C |
| 6 | -\cos x + \dfrac{\cos^3 x}{3} + C |
| 7 | -\dfrac{\cos^3 x}{3} + \dfrac{\cos^5 x}{5} + C |
| 8 | \tan x - x + C |
| 9 | \tan x + \dfrac{\tan^3 x}{3} + C |
| 10 | \dfrac{\sec^3 x}{3} - \sec x + C |
| 11 | -\dfrac{\cos 4x}{8} - \dfrac{\cos 2x}{4} + C |
| 12 | \dfrac{\pi}{2} |
Resolução passo a passo
1. Use a fórmula do arco metade:
Veja a integral de sen² x para mais detalhes.
2. A mesma ideia, com sinal de mais:
3. Use \sin x\cos x = \frac{1}{2}\sin 2x, então \sin^2 x\cos^2 x = \frac{1}{4}\sin^2 2x. Depois aplique a fórmula do arco metade com arco 2x:
4. Seja u = \sin x, então du = \cos x\,dx:
5. Guarde um \cos x e escreva \cos^2 x = 1 - \sin^2 x. Com u = \sin x:
6. Guarde um \sin x e escreva \sin^2 x = 1 - \cos^2 x. Com u = \cos x, du = -\sin x\,dx:
7. O seno tem a potência ímpar, então guarde um \sin x: \sin^3 x\cos^2 x = (1 - \cos^2 x)\cos^2 x\sin x. Com u = \cos x:
8. Use \tan^2 x = \sec^2 x - 1:
9. Guarde \sec^2 x para o du e escreva o outro \sec^2 x = 1 + \tan^2 x. Com u = \tan x:
10. Guarde \sec x\tan x para o du com u = \sec x. O que sobra é \tan^2 x = \sec^2 x - 1 = u^2 - 1:
11. Use a fórmula de transformação de produto em soma \sin A\cos B = \frac{1}{2}\big[\sin(A + B) + \sin(A - B)\big]:
12. Pelo exercício 1:
Faz sentido: em [0, \pi], a média de \sin^2 x é \frac{1}{2}, e \frac{1}{2}\cdot\pi = \frac{\pi}{2}.
Erros comuns nestes exercícios
- Usar substituição numa potência par. \int\sin^2 x\,dx não é \frac{\sin^3 x}{3}. Não há fator \cos x para formar o du.
- Trocar os sinais do arco metade. \sin^2 fica com o sinal de menos e \cos^2 com o de mais. Confira com x = 0: \sin^2 0 = 0 = \frac{1 - 1}{2}.
- Esquecer o fator da regra da cadeia. \int\cos 2x\,dx = \frac{\sin 2x}{2}, e não \sin 2x.
- Não guardar um fator. No exercício 6, os três senos precisam ser usados: um para o du e dois convertidos em cosseno.
Continue praticando
Para exercícios ilimitados com correção imediata, faça a lição de integrais trigonométricas. Veja também a integral de tg² x e a integral de sec³ x. Quando aparecer \sqrt{a^2 - x^2} ou x^2 + a^2, siga para os exercícios de substituição trigonométrica.
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Potências de seno e cosseno
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