Matemática, perguntado por LucasJairo, 1 ano atrás

4) Calcule a integral
 \int\ {} \frac{du}{u \sqrt{9u^2+4} }  \,


Lukyo: ∫ du/(u√(9u^2 + 4))

∫ du/(u sqrt(9u^2 + 4))

Soluções para a tarefa

Respondido por Lukyo
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I=\displaystyle\int\!\frac{du}{u\sqrt{9u^2+4}}\\\\\\ =\int\!\frac{1}{u\sqrt{9u^2+4}}\cdot \frac{18u}{18u}\,du\\\\\\ =\int\!\frac{18u\,du}{18u^2\sqrt{9u^2+4}}\\\\\\ =\int\!\frac{18u\,du}{2\cdot 9u^2\sqrt{9u^2+4}}\\\\\\ =\frac{1}{2}\int\!\frac{18u\,du}{9u^2\sqrt{9u^2+4}}~~~~~\mathbf{(i)}


Façamos a seguinte substituição:

\sqrt{9u^2+4}=w\\\\ 9u^2+4=w^2~~\Rightarrow~~\left\{ \!\begin{array}{l} 18u\,du=2w\,dw\\\\ 9u^2=w^2-4 \end{array} \right.


Substituindo, a integral \mathbf{(i)} fica

=\displaystyle\frac{1}{2}\int\!\frac{2w\,dw}{(w^2-4)\cdot w}\\\\\\ =\int\!\frac{dw}{w^2-4}\\\\\\ =\int\!\frac{dw}{(w-2)(w+2)}~~~~~~\mathbf{(ii)}

_________

Em \mathbf{(ii)}, a função a ser integrada é uma função racional na variável w, que pode ser decomposta em frações parciais:

\dfrac{1}{(w-2)(w+2)}=\dfrac{A}{w-2}+\dfrac{B}{w+2}


Multiplicando os dois lados acima por (w-2)(w+2), ficamos com

1=\dfrac{A(w-2)(w+2)}{w-2}+\dfrac{B(w-2)(w+2)}{w+2}\\\\\\ 1=A(w+2)+B(w-2)\\\\ 1=Aw+2A+Bw-2B\\\\ 1=(A+B)w+2A-2B\\\\0w+1=(A+B)w+2A-2B~~~~~~\mathbf{(iii)}


Por identidade polinomial em \mathbf{(iii)}, tiramos que

\left\{ \begin{array}{l} A+B=0\\\\ 2A-2B=1 \end{array}\right.


Resolvendo o sistema acima para A e B, encontramos

A=\dfrac{1}{4}~~\text{ e }~~B=-\,\dfrac{1}{4}

_________

Portanto, a integral \mathbf{(ii)} fica

=\displaystyle\int\!\left(\frac{\frac{1}{4}}{w-2}-\frac{\frac{1}{4}}{w+2} \right )dw\\\\\\ =\frac{1}{4}\int\!\frac{1}{w-2}\,dw-\frac{1}{4}\int\!\frac{1}{w+2}\,dw\\\\\\ =\frac{1}{4}\,\mathrm{\ell n}\,|w-2|-\frac{1}{4}\,\mathrm{\ell n}\,|w+2|+C\\\\\\ =\frac{1}{4}\,\mathrm{\ell n}\big|\sqrt{9u^2+4}-2\big|-\frac{1}{4}\,\mathrm{\ell n}\big|\sqrt{9u^2+4}+2\big|+C\\\\\\\\ \therefore~~\boxed{\begin{array}{c} \displaystyle\int\!\frac{du}{u\sqrt{9u^2+4}}=\frac{1}{4}\,\mathrm{\ell n}\big|\sqrt{9u^2+4}-2\big|-\frac{1}{4}\,\mathrm{\ell n}\big|\sqrt{9u^2+4}+2\big|+C \end{array}}


Bons estudos! :-)


Lukyo: Caso tenha problemas para visualizar a resposta, experimente abrir pelo navegador: http://brainly.com.br/tarefa/6265254
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