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Calcule a integral $\int x\cos\left(2x^2+3\right)dx$

Solução passo a passo

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Resposta final para o problema

$\frac{1}{4}\sin\left(2x^2+3\right)+C_0$
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Solução explicada passo a passo

Como devo resolver esse problema?

  • Integrar por partes
  • Integrar por frações parciais
  • Integrar por mudança de variável
  • Integrar pelo método tabular
  • Integrar por substituição trigonométrica
  • Integração por Substituição de Weierstrass
  • Integrar com identidades trigonométricas
  • Integrar usando integrais básicas
  • Produto de Binômios com Termo Comum
  • Método FOIL
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Não consegue encontrar um método? Diga-nos para que possamos adicioná-lo.
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Podemos resolver a integral $\int x\cos\left(2x^2+3\right)dx$ 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 $2x^2+3$ é um bom candidato para ser substituído. A seguir, vamos definir a variável $u$ e atribuir a ela o candidato

$u=2x^2+3$
2

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

$du=4xdx$
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Resolvendo $dx$ da equação anterior

$\frac{du}{4x}=dx$
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Substituímos $u$ e $dx$ na integral e depois simplificamos

$\int\frac{\cos\left(u\right)}{4}du$
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Aplicamos a regra: $\int\frac{x}{c}dx$$=\frac{1}{c}\int xdx$, onde $c=4$ e $x=\cos\left(u\right)$

$\frac{1}{4}\int\cos\left(u\right)du$
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Podemos resolver a integral $\int\cos\left(u\right)du$ aplicando o método de integração por partes para calcular a integral do produto de duas funções, usando a seguinte fórmula

$\displaystyle\int u\cdot dv=u\cdot v-\int v \cdot du$
7

Primeiro, identificamos $u$ e calculamos $du$

$\begin{matrix}\displaystyle{u=\cos\left(u\right)}\\ \displaystyle{du=-\sin\left(u\right)du}\end{matrix}$
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A seguir, identificamos $dv$ e calculamos $v$

$\begin{matrix}\displaystyle{dv=1du}\\ \displaystyle{\int dv=\int 1du}\end{matrix}$
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Calcule a integral

$v=\int1du$
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Aplicamos a regra: $\int cdx$$=cvar+C$, onde $c=1$

$u$
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Com os valores obtidos, substituímos $u$, $du$ e $v$ na fórmula geral

$\frac{1}{4}\left(u\cos\left(u\right)+\int u\sin\left(u\right)du\right)$
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Multiplique o termo $\frac{1}{4}$ por cada termo do polinômio $\left(u\cos\left(u\right)+\int u\sin\left(u\right)du\right)$

$\frac{1}{4}u\cos\left(u\right)+\frac{1}{4}\int u\sin\left(u\right)du$
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Podemos resolver a integral $\int u\sin\left(u\right)du$ aplicando o método de integração por partes para calcular a integral do produto de duas funções, usando a seguinte fórmula

$\displaystyle\int u\cdot dv=u\cdot v-\int v \cdot du$
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Primeiro, identificamos $u$ e calculamos $du$

$\begin{matrix}\displaystyle{u=u}\\ \displaystyle{du=du}\end{matrix}$
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A seguir, identificamos $dv$ e calculamos $v$

$\begin{matrix}\displaystyle{dv=\sin\left(u\right)du}\\ \displaystyle{\int dv=\int \sin\left(u\right)du}\end{matrix}$
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Calcule a integral

$v=\int\sin\left(u\right)du$
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Aplicamos a regra: $\int\sin\left(\theta \right)dx$$=-\cos\left(\theta \right)+C$, onde $x=u$

$-\cos\left(u\right)$
18

Com os valores obtidos, substituímos $u$, $du$ e $v$ na fórmula geral

$\frac{1}{4}u\cos\left(u\right)+\frac{1}{4}\left(-u\cos\left(u\right)+\int\cos\left(u\right)du\right)$
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Multiplique o termo $\frac{1}{4}$ por cada termo do polinômio $\left(-u\cos\left(u\right)+\int\cos\left(u\right)du\right)$

$\frac{1}{4}u\cos\left(u\right)-\frac{1}{4}u\cos\left(u\right)+\frac{1}{4}\int\cos\left(u\right)du$
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Simplificamos a expressão dentro da integral

$\frac{1}{4}\int\cos\left(u\right)du$
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Aplicamos a regra: $\int\cos\left(\theta \right)dx$$=\sin\left(\theta \right)+C$, onde $x=u$

$\frac{1}{4}\sin\left(u\right)$
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Substitua $u$ pelo valor que foi originalmente atribuído na substituição: $2x^2+3$

$\frac{1}{4}\sin\left(2x^2+3\right)$
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Como a integral que estamos resolvendo é uma integral indefinida, quando terminarmos de integrar devemos somar a constante de integração $C$

$\frac{1}{4}\sin\left(2x^2+3\right)+C_0$

Resposta final para o problema

$\frac{1}{4}\sin\left(2x^2+3\right)+C_0$

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

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Gráfico de funções

Gráfico de: $\frac{1}{4}\sin\left(2x^2+3\right)+C_0$

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