Integral de arcsen x: fórmula, passo a passo e exemplos
A integral de arcsen x é x arcsen x + √(1−x²) + C. Aprenda a integração por partes passo a passo, a versão com arccos, um gráfico e exemplos resolvidos.
Integrais com trigonométricas inversas Atualizado 3 min de leitura
Visão geral
- Primitiva
- x\arcsin x + \sqrt{1-x^2} + C
- Domínio
- -1 \le x \le 1
- Método
- Integração por partes com u = \arcsin x, dv = dx
- Versão com arccos
- \int \arccos x\,dx = x\arccos x - \sqrt{1-x^2} + C
- De 0 a 1
- \frac{\pi}{2} - 1 \approx 0.571
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A integral de \arcsin x é x\arcsin x + \sqrt{1-x^2} + C. Assim como \ln x e \arctan x, ela não tem uma regra inversa direta, então você a integra por partes usando um fator 1.
Gráfico de arcsen x com a área de 0 a 1
Como integrar arcsen x passo a passo
Use a integração por partes, \int u\,dv = uv - \int v\,du.
- Escolha as partes. u = \arcsin x e dv = dx, então du = \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}\,dx e v = x.
- Aplique a fórmula. \int \arcsin x\,dx = x\arcsin x - \int \frac{x}{\sqrt{1-x^2}}\,dx
- Resolva a integral que sobrou com w = 1 - x^2, dw = -2x\,dx: \int\frac{x}{\sqrt{1-x^2}}\,dx = -\frac{1}{2}\int w^{-1/2}\,dw = -\sqrt{w} + C = -\sqrt{1-x^2} + C
- Junte. Subtrair um negativo dá um positivo: \int \arcsin x\,dx = x\arcsin x + \sqrt{1-x^2} + C
Verificação por derivação
As duas frações se cancelam, e sobra só \arcsin x. Isso usa a derivada de arcsen x, \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}.
Integrais definidas
De 0 a 1:
O gráfico dá a mesma resposta sem nenhuma primitiva. A região sob y = \arcsin x mais a região à sua esquerda (entre a curva e o eixo y) preenchem um retângulo de área \frac{\pi}{2}. A região da esquerda é a área sob x = \sin y para 0 \le y \le \frac{\pi}{2}, que vale 1.
De 0 a 1/2:
De −1 a 1: \arcsin x é ímpar, então a integral é 0.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1: arccos x. Mesma montagem por partes, mas du = -\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}\,dx:
Como verificação, somar os resultados do arcsen e do arccos dá x\left(\arcsin x + \arccos x\right) = \frac{\pi}{2}x, que é a integral da constante \frac{\pi}{2}.
Exemplo 2: uma entrada multiplicada. \int\arcsin\frac{x}{2}\,dx. Seja u = \frac{x}{2}, dx = 2\,du:
Aqui 2\sqrt{1 - \frac{x^2}{4}} = \sqrt{4 - x^2}.
Exemplo 3: substituição antes de tudo. \int \frac{\arcsin x}{\sqrt{1-x^2}}\,dx não é um problema de partes. Com u = \arcsin x, du = \frac{dx}{\sqrt{1-x^2}}, então a resposta é \frac{1}{2}(\arcsin x)^2 + C.
Erros comuns
- Um erro de sinal na integral que sobra. \int\frac{x}{\sqrt{1-x^2}}\,dx é -\sqrt{1-x^2}, então a resposta final tem +\sqrt{1-x^2}. Derivar pega esse erro na hora.
- Ler \sin^{-1}x como \frac{1}{\sin x}. O inverso multiplicativo é \csc x, outra função; veja a integral de cossec x.
- Usar partes quando há uma substituição à vista. Se \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} já está ao lado de \arcsin x, substitua.
- Ignorar o domínio. \arcsin x só existe para -1 \le x \le 1, então uma integral definida tem de ficar dentro desse intervalo.
Para obter o arcsen como resposta, veja a integral de 1/√(1−x²). A página do arco seno traz mais sobre a função em si, e a integral de arctg x usa o mesmo método.
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Integração por partes
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