Aqui apresentamos um exemplo resolvido passo a passo de integrais cíclicas. Esta solução foi gerada automaticamente pela nossa calculadora inteligente:
Podemos resolver a integral $\int e^{2x}\cos\left(x\right)dx$ aplicando o método de integração por partes para calcular a integral do produto de duas funções, usando a seguinte fórmula
Aplicamos a identidade trigonométrica: $\frac{d}{dx}\left(\cos\left(\theta \right)\right)$$=-\sin\left(\theta \right)$
Primeiro, identificamos $u$ e calculamos $du$
A seguir, identificamos $dv$ e calculamos $v$
Calcule a integral para encontrar $v$
Podemos resolver a integral $\int e^{2x}dx$ aplicando o método de integração por substituição ou mudança de variável. Primeiro, devemos identificar uma seção dentro da integral com uma nova variável (vamos chamá-la de $u$), que, quando substituída, torna a expressão dentro da integral mais simples. Podemos ver que $2x$ é um bom candidato para ser substituído. A seguir, vamos definir a variável $u$ e atribuir a ela o candidato
Diferencie ambos os lados da equação $u=2x$
Encontre a derivada
Aplicamos a regra: $\frac{d}{dx}\left(nx\right)$$=n\frac{d}{dx}\left(x\right)$, onde $n=2$
Aplicamos a regra: $\frac{d}{dx}\left(x\right)$$=1$
Agora, para reescrever $dx$ em termos de $du$, precisamos encontrar a derivada de $u$. Portanto, precisamos calcular $du$, podemos fazer isso derivando a equação da etapa anterior
Resolvendo $dx$ da equação anterior
Substituímos $u$ e $dx$ na integral e depois simplificamos
Aplicamos a regra: $\int\frac{x}{c}dx$$=\frac{1}{c}\int xdx$, onde $c=2$ e $x=e^u$
Aplicamos a regra: $\int e^xdx$$=e^x+C$, onde $x=u$
Substitua $u$ pelo valor que foi originalmente atribuído na substituição: $2x$
Aplicamos a regra: $\int cxdx$$=c\int xdx$, onde $c=-1$ e $x=\frac{1}{2}e^{2x}\sin\left(x\right)$
Aplicamos a regra: $1x$$=x$, onde $x=\int\frac{1}{2}e^{2x}\sin\left(x\right)dx$
Aplicamos a regra: $\int cxdx$$=c\int xdx$, onde $c=\frac{1}{2}$ e $x=e^{2x}\sin\left(x\right)$
Com os valores obtidos, substituímos $u$, $du$ e $v$ na fórmula geral
Podemos resolver a integral $\int e^{2x}\sin\left(x\right)dx$ aplicando o método de integração por partes para calcular a integral do produto de duas funções, usando a seguinte fórmula
Primeiro, identificamos $u$ e calculamos $du$
A seguir, identificamos $dv$ e calculamos $v$
Calcule a integral para encontrar $v$
Podemos resolver a integral $\int e^{2x}dx$ aplicando o método de integração por substituição ou mudança de variável. Primeiro, devemos identificar uma seção dentro da integral com uma nova variável (vamos chamá-la de $u$), que, quando substituída, torna a expressão dentro da integral mais simples. Podemos ver que $2x$ é um bom candidato para ser substituído. A seguir, vamos definir a variável $u$ e atribuir a ela o candidato
Agora, para reescrever $dx$ em termos de $du$, precisamos encontrar a derivada de $u$. Portanto, precisamos calcular $du$, podemos fazer isso derivando a equação da etapa anterior
Resolvendo $dx$ da equação anterior
Substituímos $u$ e $dx$ na integral e depois simplificamos
Aplicamos a regra: $\int\frac{x}{c}dx$$=\frac{1}{c}\int xdx$, onde $c=2$ e $x=e^u$
Aplicamos a regra: $\int e^xdx$$=e^x+C$, onde $x=u$
Substitua $u$ pelo valor que foi originalmente atribuído na substituição: $2x$
Com os valores obtidos, substituímos $u$, $du$ e $v$ na fórmula geral
Multiplique o termo $\frac{1}{2}$ por cada termo do polinômio $\left(\frac{1}{2}e^{2x}\sin\left(x\right)-\frac{1}{2}\int e^{2x}\cos\left(x\right)dx\right)$
Simplificamos a expressão
A integral $\frac{1}{2}\int e^{2x}\sin\left(x\right)dx$ resulta em: $\frac{1}{4}e^{2x}\sin\left(x\right)-\frac{1}{4}\int e^{2x}\cos\left(x\right)dx$
Quando a integral que estamos calculando aparece novamente na integração por partes (formou-se um ciclo), ela é resolvida como uma equação. Então o que fazemos é passar a integral repetida para o lado esquerdo da equação, com sinal oposto
Passe a integral cíclica para o lado esquerdo da equação
Adicionando as integrais
Movemos a parte constante $\left(-\frac{1}{4}+1\right)$ dividindo o outro lado da equação
A integral nos dá o resultado
Depois de juntar os resultados de todas as integrais individuais, obtemos
Aplicamos a regra: $\frac{a}{b}+c$$=\frac{a+cb}{b}$, onde $a/b+c=-\frac{1}{4}+1$, $a=-1$, $b=4$, $c=1$ e $a/b=-\frac{1}{4}$
Aplicamos a regra: $ab$$=ab$, onde $ab=1\cdot 4$, $a=1$ e $b=4$
Aplicamos a regra: $a+b$$=a+b$, onde $a=4$, $b=-1$ e $a+b=-1+4$
Aplicamos a regra: $\frac{a}{b}+c$$=\frac{a+cb}{b}$, onde $a/b+c=-\frac{1}{4}+1$, $a=-1$, $b=4$, $c=1$ e $a/b=-\frac{1}{4}$
Aplicamos a regra: $a\frac{b}{x}$$=\frac{ab}{x}$
Aplicamos a regra: $1x$$=x$, onde $x=\frac{1}{2}e^{2x}\cos\left(x\right)+\frac{1}{4}e^{2x}\sin\left(x\right)$
Aplicamos a regra: $a\frac{b}{x}$$=\frac{ab}{x}$
Aplicamos a regra: $\frac{a}{\frac{b}{c}}$$=\frac{ac}{b}$, onde $a=\frac{1}{2}e^{2x}\cos\left(x\right)+\frac{1}{4}e^{2x}\sin\left(x\right)$, $b=3$, $c=4$, $a/b/c=\frac{\frac{1}{2}e^{2x}\cos\left(x\right)+\frac{1}{4}e^{2x}\sin\left(x\right)}{\frac{3}{4}}$ e $b/c=\frac{3}{4}$
Como a integral que estamos resolvendo é uma integral indefinida, quando terminarmos de integrar devemos somar a constante de integração $C$
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