👉 Baixe o NerdPal agora! Nosso novo aplicativo de matemática no iOS e Android

$\int\frac{1}{2\sin\left(x\right)\cos\left(x\right)}dx$

Solução passo a passo

Go!
Modo simbolico
Modo texto
Go!
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
a
b
c
d
f
g
m
n
u
v
w
x
y
z
.
(◻)
+
-
×
◻/◻
/
÷
2

e
π
ln
log
log
lim
d/dx
Dx
|◻|
θ
=
>
<
>=
<=
sin
cos
tan
cot
sec
csc

asin
acos
atan
acot
asec
acsc

sinh
cosh
tanh
coth
sech
csch

asinh
acosh
atanh
acoth
asech
acsch

Resposta final para o problema

$-\frac{1}{2}\ln\left(1-\tan\left(\frac{x}{2}\right)^{2}\right)+\frac{1}{2}\ln\left(\tan\left(\frac{x}{2}\right)\right)+C_0$
Você tem outra resposta? Confira aqui!

Solução explicada passo a passo

Especifica o método de resolução

1

Podemos resolver a integral $\int\frac{1}{2\sin\left(x\right)\cos\left(x\right)}dx$ aplicando o método de substituição de Weierstrass (também conhecido como substituição universal ou substituição tangente de meio ângulo) que converte uma integral de funções trigonométricas em uma função racional de $t$ usando substituição

$t=\tan\left(\frac{x}{2}\right)$
2

Portanto

$\sin x=\frac{2t}{1+t^{2}},\:\cos x=\frac{1-t^{2}}{1+t^{2}},\:\mathrm{e}\:\:dx=\frac{2}{1+t^{2}}dt$
3

Substituindo na integral original, obtemos

$\int\frac{1}{2\left(\frac{2t}{1+t^{2}}\right)\left(\frac{1-t^{2}}{1+t^{2}}\right)}\frac{2}{1+t^{2}}dt$
4

Simplificando

$\int\frac{1+t^{2}}{2\left(1-t^{2}\right)t}dt$
5

Aplicamos a regra: $\int\frac{a}{bc}dx$$=\frac{1}{c}\int\frac{a}{b}dx$, onde $a=1+t^{2}$, $b=\left(1-t^{2}\right)t$ e $c=2$

$\frac{1}{2}\int\frac{1+t^{2}}{\left(1-t^{2}\right)t}dt$
6

Use o método de decomposição de frações parciais para decompor a fração $\frac{1+t^{2}}{\left(1-t^{2}\right)t}$ em $2$ frações mais simples

$\frac{1+t^{2}}{\left(1-t^{2}\right)t}=\frac{At+B}{1-t^{2}}+\frac{C}{t}$
7

Precisamos encontrar os valores dos coeficientes $A, B, C$ para que a igualdade seja válida. O primeiro passo é se livrar do denominador multiplicando ambos os lados da equação da etapa anterior por $\left(1-t^{2}\right)t$

$1+t^{2}=\left(1-t^{2}\right)t\left(\frac{At+B}{1-t^{2}}+\frac{C}{t}\right)$
8

Multiplicando polinômios

$1+t^{2}=\frac{\left(1-t^{2}\right)t\left(At+B\right)}{1-t^{2}}+\frac{\left(1-t^{2}\right)tC}{t}$
9

Simplificando

$1+t^{2}=t\left(At+B\right)+\left(1-t^{2}\right)C$
10

Atribuindo valores a $t$ obtemos o seguinte sistema de equações

$\begin{matrix}2=A-B&\:\:\:\:\:\:\:(t=-1) \\ 2=A+B&\:\:\:\:\:\:\:(t=1) \\ 5=4A+2B-3C&\:\:\:\:\:\:\:(t=2)\end{matrix}$
11

Prosseguimos para resolver o sistema de equações lineares

$\begin{matrix}1A & - & 1B & + & 0C & =2 \\ 1A & + & 1B & + & 0C & =2 \\ 4A & + & 2B & - & 3C & =5\end{matrix}$
12

Reescrevemos os coeficientes em forma de matriz

$\left(\begin{matrix}1 & -1 & 0 & 2 \\ 1 & 1 & 0 & 2 \\ 4 & 2 & -3 & 5\end{matrix}\right)$
13

Reduzimos a matriz original a uma matriz identidade usando o método de eliminação de Gauss-Jordan

$\left(\begin{matrix}1 & 0 & 0 & 2 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 1\end{matrix}\right)$
14

A integral de $\frac{1+t^{2}}{\left(1-t^{2}\right)t}$ na forma decomposta é equivalente a

$\frac{1}{2}\int\left(\frac{2t}{1-t^{2}}+\frac{1}{t}\right)dt$
15

Simplificamos a expressão dentro da integral

$\int\frac{t}{1-t^{2}}dt+\frac{1}{2}\int\frac{1}{t}dt$
16

Podemos resolver a integral $\int\frac{t}{1-t^{2}}dt$ 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 $1-t^{2}$ é um bom candidato para ser substituído. A seguir, vamos definir a variável $u$ e atribuir a ela o candidato

$u=1-t^{2}$
17

Agora, para reescrever $dt$ em termos de $du$, precisamos encontrar a derivada de $u$. Portanto, precisamos calcular $du$, podemos fazer isso derivando a equação da etapa anterior

$du=-2tdt$
18

Resolvendo $dt$ da equação anterior

$\frac{du}{-2t}=dt$
19

Substituímos $u$ e $dt$ na integral e depois simplificamos

$-\frac{1}{2}\int\frac{1}{u}du+\frac{1}{2}\int\frac{1}{t}dt$
20

A integral $-\frac{1}{2}\int\frac{1}{u}du$ resulta em: $-\frac{1}{2}\ln\left(1-t^{2}\right)$

$-\frac{1}{2}\ln\left(1-t^{2}\right)$
21

A integral $\frac{1}{2}\int\frac{1}{t}dt$ resulta em: $\frac{1}{2}\ln\left(t\right)$

$\frac{1}{2}\ln\left(t\right)$
22

Depois de juntar os resultados de todas as integrais individuais, obtemos

$-\frac{1}{2}\ln\left(1-t^{2}\right)+\frac{1}{2}\ln\left(t\right)$
23

Substitua $t$ pelo valor que foi originalmente atribuído na substituição: $\tan\left(\frac{x}{2}\right)$

$-\frac{1}{2}\ln\left(1-\tan\left(\frac{x}{2}\right)^{2}\right)+\frac{1}{2}\ln\left(\tan\left(\frac{x}{2}\right)\right)$
24

Como a integral que estamos resolvendo é uma integral indefinida, quando terminarmos de integrar devemos somar a constante de integração $C$

$-\frac{1}{2}\ln\left(1-\tan\left(\frac{x}{2}\right)^{2}\right)+\frac{1}{2}\ln\left(\tan\left(\frac{x}{2}\right)\right)+C_0$

Resposta final para o problema

$-\frac{1}{2}\ln\left(1-\tan\left(\frac{x}{2}\right)^{2}\right)+\frac{1}{2}\ln\left(\tan\left(\frac{x}{2}\right)\right)+C_0$

Explore diferentes maneiras de resolver este problema

Resolver um exercício matemático utilizando diferentes métodos é importante porque melhora a compreensão, incentiva o pensamento crítico, permite múltiplas soluções e desenvolve diferentes estratégias de resolução de problemas. ler mais

Integrais Imediatas ou DiretasIntegração por SubstituiçãoIntegração por PartesIntegrar com identidades trigonométricas

Nos dê sua opinião!

Gráfico de funções

Gráfico de: $-\frac{1}{2}\ln\left(1-\tan\left(\frac{x}{2}\right)^{2}\right)+\frac{1}{2}\ln\left(\tan\left(\frac{x}{2}\right)\right)+C_0$

SnapXam A2
Answer Assistant

beta
Sua resposta é diferente? Confira!

Go!
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
a
b
c
d
f
g
m
n
u
v
w
x
y
z
.
(◻)
+
-
×
◻/◻
/
÷
2

e
π
ln
log
log
lim
d/dx
Dx
|◻|
θ
=
>
<
>=
<=
sin
cos
tan
cot
sec
csc

asin
acos
atan
acot
asec
acsc

sinh
cosh
tanh
coth
sech
csch

asinh
acosh
atanh
acoth
asech
acsch

Como melhorar sua resposta:

Conceito Principal: Integrais Trigonométricas

São aquelas integrais que contêm funções trigonométricas e suas potências. Para melhor compreensão e resolução, eles foram separados em diferentes casos.

Fórmulas Usadas

Veja fórmulas (2)

Tutor de Matemática e Física. Alimentado por IA

Disponível 24/7, 365.

Soluções passo a passo ilimitadas. Sem anúncios.

Inclui vários métodos de resolução.

Cobrimos mais de 100 tópicos de matemática.

Acesso premium em nossos aplicativos iOS e Android.

20% desconto em aulas particulares online.

Escolha seu plano de assinatura:
Você tem um código promocional?
Pague $39.97 USD de forma segura com sua forma de pagamento.
Aguarde enquanto seu pagamento é processado.
Criar uma conta