Matemática, perguntado por Wytallo04, 10 meses atrás

Como calcular a integral da raiz da tangente de x??

Soluções para a tarefa

Respondido por jadeandrade678p63mu9
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Queremos ∫ raiz(tan(x) dx

Façamos, tan(x) = t², de modo que x = arctan(t²) and dx = 2t/(1 + t^4) dt. Temos, assim, a integral

∫ t [2t/(1 + t^4)] dt = ∫ 2t²/(1 + t^4) dt

Esta integral pode ser resolvida nos complexos. As raízes de 1 + t^4 são

r1= cis(π/4)

r2 = cis(3π/4)

r3 = cis(5π/4) e

r4 = cis(7π/4)

Segue-se que, por frações racionais,

2t²/(1 + t^4) pode ser expresso como a/(t -r1) + b/(t - r2) +b/(t - r3) + b/(t - r4), sendo a, b, c e d constantes complexas. A integral de a/(x - r1) é ln(x - r1) e similarmente para as demais. Depois, vc volta a x com a substituição t = sqrt(tan (x)). É muita álgebra, deixo aqui a idéia.

OBS.: A resposta que deram anteriormente está claramente errada, pois a derivada de 1/2 ln(sec(x)) = 1/2 ((sec(x) tan(x))/(sec(x) = 1/2 tan(x), que não é sqrt(tan(x).

Respondido por barbosaedu22
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Explicação passo-a-passo:

∫√(tgx)dx

use √tgx=u

temos x=arctg(u²) => dx=(2udu)/((u²)²+1)

Substituindo

∫ √tgx dx = ∫u·(2udu)/(u⁴+1) =

= ∫(2u²du)/(u⁴+1)

se dividimos o numerador e o denominador por u², temos

=∫(2du)/[u²+(1/u²)]

(*)Veja que u²+1/u²=u²+2(u)(1/u)+1/u²-2=(u+1/u)²-2

e também, u²+1/u²=u²-2(u)(1/u)+1/u²+2=(u-1/u)²+2

perceba também que

(d/du)(u+1/u)=1+1/u² e (d/du)(u-1/u)=1+1/u²

sabendo disso, podemos fazer:

∫(2du)/[u²+(1/u²)]=∫[1-(1/u²)+1+(1/u²)]du/[u²+(1/u²)]

Perceba que -1/u²+1/u²=0, o que não altera a resposta

logo, temos

∫(1-1/u²)du/[u²+(1/u²)] + ∫(1+1/u²)du/[u²+(1/u²)]

usando o que vimos em (*), podemos fazer

∫(1-1/u²)du/[u²+(1/u²)] + ∫(1+1/u²)du/[u²+(1/u²)] =

= ∫(1-1/u²)du/[(u+1/u)²-2] + ∫(1+1/u²)du/[(u-1/u)²+2]

Substituindo u+1/u por t, temos dt=(1-1/u²)du

Substituindo u-1/u por v, temos dv=(1+1/u²)du

Agora, temos

∫(1-1/u²)du/[(u+1/u)²-2] + ∫(1+1/u²)du/[(u-1/u)²+2]=

∫dt/(t²-2) +∫dv/(v²+2) = ∫dv/(2+v²) - ∫dt/(2-t²)

Usando ∫dx/(a+x²)=(1/√a)arctg(x/√a) e

∫dy/(b-y²)=(1/√b)arctgh(y/√b), teremos

∫dv/(2+v²) - ∫dt/(2-t²) =

= (1/√2)arctg(v/√2)-(1/√2)arctgh(t/√2) + C

Substituindo v e t de volta

(1/√2)arctg(v/√2)-(1/√2)arctgh(t/√2) + C =

= (1/√2)arctg((u-1/u)/√2)-(1/√2)arctgh((u+1/u)/√2) + C

Como u=√tgx, 1/u=√cotgx

Por fim, teremos

= (1/√2)arctg((√tgx - √cotgx)/√2) - (1/√2)arctgh((√tgx + √cotgx)/√2) + C

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