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Integração por Substituição Na seção anterior obtivemos a fórmula Esta fórmula nos diz como podemos obter a integral de uma função que pode ser escrita como produto de outras duas, onde uma destas funções pode ser vista como uma função composta ( ) e a segunda função é a derivada da função interna desta função composta ( ). Para isto, devemos encontrar uma antiderivada da função externa da composta ( ) e avaliá-la (ou calculá-la) em . Nos últimos exercícios da seção anterior tínhamos a integral . O integrando é formado pelo produto das funções e . A primeira função é certamente uma função composta onde é a função interna e é a função externa. O segundo fator do integrando é que é justamente a derivada de . Assim, pela fórmula acima, basta encontrarmos uma antiderivada de e calcularmos esta antiderivada em . Sabemos que uma antiderivada de é o próprio , logo e . Temos, daí, o resultado desejado . Para conferir a resposta dada, derivamos . Não podemos esquecer de aplicar a regra da cadeia no cálculo desta derivada. Conferindo, temos que é a função dentro do sinal de integral (chamado de integrando). Portanto, o resultado encontrado está correto. f (g(x)) g′ (x) f g(x) ∫ e−2x5+3x2(−10x4 + 6x) dx e−2x5+3x2 −10x4 + 6x g(x) = − 2x5 + 3x2 f (x) = ex −10x4 + 6x g f (x) = ex g(x) = − 2x5 + 3x2 ex ex F(x) = ex F(g(x)) = eg(x) = e−2x5+3x2 ∫ e−2x5+3x2(−10x4 + 6x) dx = e−2x5+3x2 + C e−2x5+3x2 d dx (e−2x5+3x2) = e−2x5+3x2 . d dx (−2x5 + 3x2) = e−2x5+3x2 . (−10x4 + 6x) Maria Paula G. Fachin ,agosto de 2020 ∫ f (g(x)) g′ (x) d x = F(g(x)) + C, onde F′ (x) = f (x) O cálculo das integrais dos itens b. e c. não é tão direto. No item b., tínhamos . Aqui a primeira função do integrando é a mesma do item a, mas a segunda função é um pouco diferente. Assim, se escolhemos e como antes, ainda temos (claro) , mas não é igual ao segundo fator do integrando, que é . Portanto não podemos aplicar a fórmula destacada acima diretamente (já que o integrando não está no formato necessário ). No entanto, neste exemplo, ainda podemos usar a fórmula (embora não diretamente) observando que . Para obter no integrando podemos multiplicar a integral por , mas isto altera a própria integral. Para que a integral permaneça a mesma, dividimos também por , o que equivale a multiplicar pelo número que não altera qualquer expressão. Temos assim (mult. por 2/2=1) (prop mult. por cte.) (integral obtida do item a). Confira a resposta derivando . Para o item c. , escolhendo e como antes, basta observar que e podemos fazer o mesmo processo acima, multiplicando e dividindo a integral por . (tente). ∫ e−2x5+3x2(−5x4 + 3x) dx f g g′ (x) = − 10x4 + 6x g′ (x) −5x4 + 3x f (g(x))g′ (x) 2(−5x4 + 3x) = − 10x4 + 6x = g′ (x) g′ (x) 2 2 1 ∫ e−2x5+3x2(−5x4 + 3x) d x = ∫ (e−2x5+3x2) 2 2 (−5x4 + 3x) d x = 1 2 ∫ (e−2x 5+3x2) 2(−5x4 + 3x) d x = 1 2 ∫ (e−2x 5+3x2) (−10x4 + 6x) d x = 1 2 e−2x5+3x2 + C 1 2 e−2x5+3x2 ∫ e−2x5+3x2(5x4 − 3x) d x f g g′ (x) = − 10x4 + 6x = − 2(5x4 − 3x) −2 Maria Paula G. Fachin ,agosto de 2020 Exercício Identifique quem são as funções e em cada integral a seguir e verifique se é o segundo fator do integrando. Se for, obtenha a integral, encontrando quem é F. Se o segundo fator, não for , mas puder ser obtido através da multiplicação por uma constante, faça os ajustes necessários como acima. Se mais de uma função do integrando for formada pela composição de funções, utilize a escolha mais adequada, isto é, aquela que faça com que seja o outro fator (se possível). 1. 15. 2. 16. 3. 17. 4. 18. 5. 19. 6. 20. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. f g g′ g′ (x) g′ (x) g′ (x) ∫ ex3d x ∫ ( x3 − x) ex d x ∫ 3ex3x2d x ∫ ( x3 − x) 3x2 d x ∫ ex3d x ∫ ( x3 − x) (3x2 − 1) d x ∫ ex3x2d x ∫ (x3 − x)−4 (3x2 − 1) d x ∫ 5ex3x2d x ∫ 10(cos(5x2 − 1)) x d x ∫ 1 4 ex3x2d x ∫ 2(cos(5x2 − 1)) x d x ∫ (3x6 + 2x)10 d x ∫ (3x6 + 2x)10 (18x5 + 2) d x ∫ (3x6 + 2x)10 (9x5 + 1) d x ∫ (3x6 + 2x)10 9x5 d x ∫ (3x6 + 2x)10 x d x ∫ 18x5 + 2 (3x6 + 2x)10 d x ∫ 18x5 (3x6 + 2x)10 d x ∫ x3 − x d x Maria Paula G. Fachin ,agosto de 2020
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