Matemática, perguntado por 00235110280, 1 ano atrás

Calcule a integral com x variando de 0 a 2pi de raiz quadrada de 1+cos(X) dx. Como resolver?

Soluções para a tarefa

Respondido por ArthurPDC
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Devemos saber que:

\cos(2u)=2\cos^2(u)-1\\\\<br />\Longrightarrow\cos(x)=2\cos^2\left(\frac{x}{2}\right)-1

Com isso, podemos escrever:

<br />I=\displaystyle\int\sqrt{1+\cos x}\,dx\\\\<br />I=\displaystyle\int\sqrt{1+(2\cos^2\left(\frac{x}{2}\right)-1)}\,dx\\\\<br />I=\displaystyle\int\sqrt{2\cos^2\left(\frac{x}{2}\right)}\,dx\\\\<br />I=\displaystyle\int\sqrt2|\cos\left(\frac{x}{2}\right)|\,dx\\\\<br />\text{Para cos(x/2)≥0:}\\\\ <br />I=\sqrt2\displaystyle\int\cos\left(\frac{x}{2}\right)\,dx

Fazendo uma substituição:

y=\dfrac{x}{2}\\\\<br />dy=\dfrac{dx}{2}\iff dx=2dy

Usando na integral:

<br />I=\sqrt2\displaystyle\int\cos\left(\frac{x}{2}\right)\,dx\\\\<br />I=\sqrt2\displaystyle\int\cos(y)\,2dy\\\\<br />I=2\sqrt2\displaystyle\int\cos(y)\,dy\\\\<br />I=2\sqrt2(\sin(y))+C<br />

Desfazendo a substituição:

<br />I=2\sqrt2\sin\left(\frac{x}{2}\right)+C

Com os limites de integração dados, devemos prestar atenção. Veja que a integral foi definida acima colocando cos(x/2)≥0. No intervalo em que cos(x/2)≤0, o sinal inverte. Vamos dividir a integral:

<br />I_1=\displaystyle\int^{2\pi}_{0}\sqrt{1+\cos x}\,dx\\\\<br />I_1=\displaystyle\int^{\pi}_{0}\sqrt{1+\cos x}\,dx-\displaystyle\int^{2\pi}_{\pi}\sqrt{1+\cos x}\,dx\\\\<br />I_1=[2\sqrt2\sin\left(\frac{x}{2}\right)]^{\pi}_0-[2\sqrt2\sin\left(\frac{x}{2}\right)]^{2\pi}_{\pi}\\\\<br />I_1=[(2\sqrt2\sin\left(\frac{\pi}{2}\right))-(2\sqrt2\sin\left(\frac{0}{2}\right))]-[(2\sqrt2\sin\left(\frac{2\pi}{2}\right))-(2\sqrt2\sin\left(\frac{\pi}{2}\right))]\\\\<br />I_1=[(2\sqrt2\sin(\pi/2))-(2\sqrt2\sin(0))]_[(2\sqrt2\sin(\pi))-(2\sqrt2\sin(\pi/2))]\\\\<br />I_1=[2\sqrt2\cdot1-0]-[0-2\sqrt2\cdot1]\\\\<br />\boxed{\displaystyle\int^{2\pi}_{0}\sqrt{1+\cos x}\,dx=4\sqrt2}

00235110280: Obrigado por sua atenção e destreza, mas sinto informar que sua resolução para este problema estar errada. Pois o resultado é 4 raíz de 2.
ArthurPDC: Ah, sim, havia me esquecido de olhar os invervalos para cos(x/2), já que dentro a integral tirei a raiz quadrada de cos²(x/2), o que resulta em |cos(x/2)|. Peço que algum moderador me permita editar, pois não estou conseguindo...
Lukyo: vou abrir para ediçaõ
Lukyo: Ah, outro moderador já está fazendo. =)
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