Matemática, perguntado por LucasJairo, 1 ano atrás

Calcule a integral indefinida

g)  \int\ {}(3 \sqrt{x}-2)(3 \sqrt{x+2}   \, dx


deividsilva784: ???
LucasJairo: opa. Não
Lukyo: A tarefa está com o enunciado correto. É exatamente assim como está?
deividsilva784: Seria Raiz(x-2) ou Raiz(x) - 2 ?
Lukyo: É a mesma pergunta que fiz.. kkk
deividsilva784: Kkkkkk
LucasJairo: Desculpe, internet caindo. Então, a tarefa é assim mesmo, não é raiz cúbica. A única coisa que errei foi o parênteses que não coloquei do lado do dx. Na primeira é raiz de x e na segunda é raiz de x + 2.
LucasJairo: Então, tinha uma coisa errada. Vocês estão certos. Mas tava errada desde a lista de exercícios, desculpe. Na segunda raiz o +2 está fora dela.
Lukyo: ∫ (3 sqrt(x) - 2)(3 sqrt(x + 2)) dx
∫ (3 √(x) - 2)(3 √(x + 2)) dx
∫ (3 sqrt(x - 2))(3 sqrt(x + 2)) dx
∫ (3 √(x - 2))(3 √(x + 2)) dx

Soluções para a tarefa

Respondido por deividsilva784
1
Olá Lucas!

Antes de integrar iremos utilizar a diferença do quadrado perfeito:

(a-b)(a+b) = a^2-b^2

Nesse caso,

 \left \{ {{a=3\sqrt{x} } \atop {b=2}} \right.

Logo,

 \\ (3 \sqrt{x} -2)(3 \sqrt{x} +2) = (3 \sqrt{x} )^2-2^2
 \\ 
 \\ (3 \sqrt{x} -2)(3 \sqrt{x} +2) = 9x -4

Então,

 \\ (3 \sqrt{x} -2)(3 \sqrt{x} +2) = 9x-4
 \\ 
 \\ ou
 \\ 
 \\ (3 \sqrt{x} -2)(3 \sqrt{x} +2) = -9x-4
-------------------------------

Nossa  integral fica  fica:

 \int\limits 9x-4{} \, dx =

Usando integração por potência e constante:

 \\  \int\limits {x^n} \, dx =  \frac{x^n^+^1}{n+1} 
 \\ 
 \\ \int\limits {k} \, dx = kx

Então,

 \\ =  \frac{9x^1^+^1}{1+1} -4x
 \\ 
 \\ =  \frac{9x^2}{2} -4x

Lembrando da constante "k"

 \\ =  \frac{9x^2}{2} -4x+K
--------------------------------------------





LucasJairo: Deivid, lá em cima não seria 9x^2? ou é 9x mesmo? depois do "logo"
deividsilva784: X, pois Raiz( x )^2 sobra apenas "x''
LucasJairo: entendi, obg
Respondido por Lukyo
1
I=\displaystyle\int\!(3\sqrt{x}-2)(3\sqrt{x+2})\,dx\\\\\\ =\int\!\big(3\sqrt{x}\cdot 3\sqrt{x+2}-2\cdot 3\sqrt{x+2}\big)\,dx\\\\\\ =\int\!\big(9\sqrt{x(x+2)}-6\sqrt{x+2}\big)\,dx\\\\\\ =\int\!\big(9\sqrt{x^2+2x}-6\sqrt{x+2}\big)\,dx\\\\\\ =\int\!\big(9\sqrt{x^2+2x+1-1}-6\sqrt{x+2}\big)\,dx\\\\\\ =\int\!\big(9\sqrt{(x+1)^2-1}-6\sqrt{x+2}\big)\,dx\\\\\\ =9\int\!\sqrt{(x+1)^2-1}-6\int\!\sqrt{x+2}\,dx~~~~~~\mathbf{(i)}


Vamos avaliar as integrais separadamente:

\displaystyle I_1=\int\!\sqrt{(x+1)^2-1}\,dx


Substituição trigonométrica:

x+1=\sec t~~\Rightarrow~~\left\{\! \begin{array}{l} dx=\sec t\,\mathrm{tg\,}t\,dt\\\\ 0\le t<\dfrac{\pi}{2} \end{array} \right.\\\\\\ (x+1)^2-1=\sec^2 t-1\\\\ (x+1)^2-1=\mathrm{tg^2\,}t\\\\ \sqrt{(x+1)^2-1}=\sqrt{\mathrm{tg^2\,}t}\\\\ \sqrt{(x+1)^2-1}=\left|\mathrm{tg\,}t\right|\\\\ \sqrt{(x+1)^2-1}=\mathrm{tg\,}t


( pois t está no 1º quadrante )


Substituindo, a integral I_1 fica

\displaystyle I_1=\int\!\mathrm{tg\,}t\cdot \sec t\,\mathrm{tg\,}t\,dt\\\\\\ =\int\!\mathrm{tg^2\,}t\cdot \sec t\,dt\\\\\\ =\int\!(\sec^2 t-1)\cdot \sec t\,dt\\\\\\ =\int\!(\sec^3 t\,dt-\sec t)\,dt\\\\\\ =\int\!\sec^3 t\,dt-\int\!\sec t\,dt\\\\\\ =\underbrace{\int\!\sec^2 t\cdot \sec t\,dt}_{I_2}-\int\!\sec t\,dt~~~~~~\mathbf{(ii)}


Resolvemos I_2 por partes:

\begin{array}{lcl} u=\sec t&~\Rightarrow~&du=\sec t\,\mathrm{tg\,}t\,dt\\\\ dv=\sec^2 t\,dt&~\Leftarrow~&v=\mathrm{tg\,}t \end{array}\\\\\\ \displaystyle\int\!u\,dv=uv-\int\!v\,du\\\\\\ \int\!\sec^2 t\cdot \sec t\,dt=\sec t\,\mathrm{tg\,}t-\int\!\sec t\cdot \mathrm{tg^2\,}t\,dt\\\\\\ I_2=\sec t\,\mathrm{tg\,}t-I_1~~~~~~\mathbf{(iii)}


Substituindo \mathbf{(iii)} em \mathbf{(ii)}, ficamos com

\displaystyle I_1=I_2-\int\!\sec t\,dt\\\\\\ I_1=(\sec t\,\mathrm{tg\,}t-I_1)-\int\!\sec t\,dt\\\\\\ 2I_1=\sec t\,\mathrm{tg\,}t-\int\!\sec t\,dt\\\\\\ I_1=\dfrac{1}{2}\sec t\,\mathrm{tg\,}t-\dfrac{1}{2}\int\!\sec t\,dt\\\\\\ I_1=\dfrac{1}{2}\sec t\,\mathrm{tg\,}t-\dfrac{1}{2}\,\mathrm{\ell n}\left|\sec t+\mathrm{tg\,}t\right|\\\\\\ \boxed{\begin{array}{c}I_1=\dfrac{1}{2}\,(x+1)\sqrt{x(x+2)}-\dfrac{1}{2}\,\mathrm{\ell n}\left|(x+1)+\sqrt{x(x+2)}\right| \end{array}}

______________

\displaystyle I_3=\int\!\sqrt{x+2}\,dx\\\\\\ =\int\! (x+2)^{1/2}\,dx\\\\\\ =\dfrac{(x+2)^{(1/2)+1}}{\frac{1}{2}+1}\\\\\\ =\dfrac{(x+2)^{3/2}}{\frac{3}{2}}\\\\\\ \therefore~~\boxed{\begin{array}{c}I_3=\dfrac{2}{3}\,(x+2)^{3/2}\end{array}}

______________

Voltando a \mathbf{(i)}, a integral pedida é

I=9I_1-6I_3\\\\\\ I=9\cdot \left(\dfrac{1}{2}\,(x+1)\sqrt{x(x+2)}-\dfrac{1}{2}\,\mathrm{\ell n}\left|(x+1)+\sqrt{x(x+2)}\right| \right )-6\cdot \dfrac{2}{3}\,(x+2)^{3/2}+C\\\\\\ \therefore~~\boxed{\begin{array}{c}I=\dfrac{9}{2}\,(x+1)\sqrt{x(x+2)}-\dfrac{9}{2}\,\mathrm{\ell n}\left|(x+1)+\sqrt{x(x+2)}\right|-4(x+2)^{3/2}+C \end{array}}


Bons estudos! :-)


albertrieben: olhe os comentários porque a pergunta mudou
Lukyo: Quando mudou eu já estava respondendo...
LucasJairo: justo kk caramba se conseguiu fazer essa que tinha um erro na lista. Vlw
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