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Integrais trigonométricas

Integral de cotg x (cotangente): fórmula, dedução e exemplos

A integral de cotg x é ln|sen x| + C. Veja a substituição com u = sen x, a relação com tg x, além de cotg(ax), cotg² x e exemplos de integrais definidas.

Integrais trigonométricas Atualizado 2 min de leitura

Visão geral

\int \cot x\,dx = \ln\lvert\sin x\rvert + C
Primitiva
\ln\lvert\sin x\rvert + C
Forma equivalente
-\ln\lvert\csc x\rvert + C
Método
Reescreva como \dfrac{\cos x}{\sin x} e faça u = \sin x
Forma linear
\int\cot(ax)\,dx = \dfrac{1}{a}\ln\lvert\sin(ax)\rvert + C
Verificação
\dfrac{d}{dx}\ln\lvert\sin x\rvert = \cot x
Nesta página
  1. Gráfico de cotg x e de sua primitiva
  2. Dedução, passo a passo
  3. Verificação por derivação
  4. Comparando tg e cotg
  5. Integrais definidas
  6. Variantes por substituição
  7. Erros comuns

A integral de \cot x é \ln\lvert\sin x\rvert + C. Ela sai de uma única substituição e é a imagem espelhada da integral de tg x.

\int \cot x\,dx = \ln\lvert\sin x\rvert + C

Gráfico de cotg x e de sua primitiva

Área sob y = cotg x de π/6 a π/2, com a primitiva y = ln|sen x|
A área sombreada é \ln 2 \approx 0.693. A primitiva tracejada atinge seu máximo 0 em x = \frac{\pi}{2}, exatamente onde \cot x corta o zero.

Dedução, passo a passo

  1. Reescreva: \displaystyle\int\cot x\,dx = \int\frac{\cos x}{\sin x}\,dx.
  2. Seja u = \sin x. Então du = \cos x\,dx.
  3. Substitua: \displaystyle\int\frac{du}{u} = \ln\lvert u\rvert + C.
  4. Volte com u = \sin x: \ln\lvert\sin x\rvert + C.

O passo 3 é a integral de 1/x. Como \ln\lvert\sin x\rvert = -\ln\lvert\csc x\rvert, alguns livros escrevem a resposta como -\ln\lvert\csc x\rvert + C. É a mesma função.

Verificação por derivação

\frac{d}{dx}\ln\lvert\sin x\rvert = \frac{\cos x}{\sin x} = \cot x \checkmark

O sentido direto é diferente: a derivada de cotg x é -\csc^2 x.

Comparando tg e cotg

\tan x \cot x
Reescrita \frac{\sin x}{\cos x} \frac{\cos x}{\sin x}
Substituição u = \cos x, du = -\sin x\,dx u = \sin x, du = \cos x\,dx
Integral -\ln\lvert\cos x\rvert + C \ln\lvert\sin x\rvert + C
Derivada \sec^2 x -\csc^2 x

O sinal de menos aparece para \tan x, mas não para \cot x, porque a derivada de \cos x é -\sin x, enquanto a derivada de \sin x é +\cos x.

Integrais definidas

\int_{\pi/6}^{\pi/2}\cot x\,dx = \ln 1 - \ln\frac{1}{2} = \ln 2
\int_{\pi/4}^{\pi/2}\cot x\,dx = 0 - \ln\frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{1}{2}\ln 2

Começar em x = 0 dá uma integral imprópria divergente, já que \ln\sin x \to -\infty quando x \to 0^+.

Variantes por substituição

\int\cot(ax + b)\,dx = \frac{1}{a}\ln\lvert\sin(ax + b)\rvert + C

Exemplo 1. \int\cot(4x)\,dx = \frac{1}{4}\ln\lvert\sin 4x\rvert + C.

Exemplo 2. \int x\cot(x^2)\,dx = \frac{1}{2}\ln\lvert\sin(x^2)\rvert + C, com u = x^2.

Exemplo 3: cotg ao quadrado. Use \cot^2 x = \csc^2 x - 1:

\int\cot^2 x\,dx = \int(\csc^2 x - 1)\,dx = -\cot x - x + C

Verificação: \frac{d}{dx}(-\cot x - x) = \csc^2 x - 1 = \cot^2 x.

Exemplo 4: uma cotg disfarçada. \int\frac{\cos x}{3\sin x + 2}\,dx = \frac{1}{3}\ln\lvert 3\sin x + 2\rvert + C, com u = 3\sin x + 2.

Erros comuns

  1. Responder -\csc^2 x. Essa é a derivada de \cot x.
  2. Colocar um sinal de menos por analogia com \tan x. -\ln\lvert\sin x\rvert tem derivada -\cot x.
  3. Responder \ln\lvert\cos x\rvert. O logaritmo vai no denominador de \frac{\cos x}{\sin x}, que é \sin x.
  4. Esquecer o módulo. \sin x < 0 em (\pi, 2\pi).

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Perguntas frequentes

Qual é a integral de cotg x?

A integral de \cot x é \ln\lvert\sin x\rvert + C.

Qual é a integral de cos x / sen x?

Isso é \cot x, então a integral é \ln\lvert\sin x\rvert + C.

Qual é a integral de cotg(2x)?

É \frac{1}{2}\ln\lvert\sin 2x\rvert + C.

Qual é a integral de cotg x de π/6 a π/2?

É \ln\sin\frac{\pi}{2} - \ln\sin\frac{\pi}{6} = 0 - \ln\frac{1}{2} = \ln 2 \approx 0.693.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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