Cálculo Exemplos

$\int x \cos^{2} (x) d x$

Etapa 1

Integre por partes usando a fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , em que $u = x$ e $d v = \cos^{2} (x)$ .

$x (\frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x)) - \int \frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x) d x$

Etapa 2

Divida a integral única em várias integrais.

$x (\frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x)) - (\int \frac{1}{2} x d x + \int \frac{1}{4} \sin (2 x) d x)$

Etapa 3

Como $\frac{1}{2}$ é constante com relação a $x$ , mova $\frac{1}{2}$ para fora da integral.

$x (\frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x)) - (\frac{1}{2} \int x d x + \int \frac{1}{4} \sin (2 x) d x)$

Etapa 4

De acordo com a regra da multiplicação de potências, a integral de $x$ com relação a $x$ é $\frac{1}{2} x^{2}$ .

$x (\frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x)) - (\frac{1}{2} (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \int \frac{1}{4} \sin (2 x) d x)$

Etapa 5

Como $\frac{1}{4}$ é constante com relação a $x$ , mova $\frac{1}{4}$ para fora da integral.

$x (\frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x)) - (\frac{1}{2} (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \frac{1}{4} \int \sin (2 x) d x)$

Etapa 6

Deixe $u = 2 x$ . Depois, $d u = 2 d x$ , então, $\frac{1}{2} d u = d x$ . Reescreva usando $u$ e $d$ $u$ .

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Etapa 6.1

Deixe $u = 2 x$ . Encontre $\frac{d u}{d x}$ .

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Etapa 6.1.1

Diferencie $2 x$ .

$\frac{d}{d x} [2 x]$

Etapa 6.1.2

Como $2$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $2 x$ em relação a $x$ é $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$2 \frac{d}{d x} [x]$

Etapa 6.1.3

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

$2 \cdot 1$

Etapa 6.1.4

Multiplique $2$ por $1$ .

$2$

Etapa 6.2

Reescreva o problema usando $u$ e $d u$ .

$x (\frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x)) - (\frac{1}{2} (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \frac{1}{4} \int \sin (u) \frac{1}{2} d u)$

Etapa 7

Como $\frac{1}{2}$ é constante com relação a $u$ , mova $\frac{1}{2}$ para fora da integral.

$x (\frac{1}{2} x + \frac{1}{4} \sin (2 x)) - (\frac{1}{2} (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \frac{1}{4} (\frac{1}{2} \int \sin (u) d u))$

Etapa 8

Simplifique.

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Etapa 8.1

Combine $\frac{1}{2}$ e $x$ .

$x (\frac{x}{2} + \frac{1}{4} \sin (2 x)) - (\frac{1}{2} (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \frac{1}{4} (\frac{1}{2} \int \sin (u) d u))$

Etapa 8.2

Combine $\frac{1}{4}$ e $\sin (2 x)$ .

$x (\frac{x}{2} + \frac{\sin (2 x)}{4}) - (\frac{1}{2} (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \frac{1}{4} (\frac{1}{2} \int \sin (u) d u))$

Etapa 9

A integral de $\sin (u)$ com relação a $u$ é $- \cos (u)$ .

$x (\frac{x}{2} + \frac{\sin (2 x)}{4}) - (\frac{1}{2} (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \frac{1}{4} (\frac{1}{2} (- \cos (u) + C)))$

Etapa 10

Simplifique.

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Etapa 10.1

Simplifique.

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Etapa 10.1.1

Multiplique $\frac{1}{2}$ por $\frac{1}{4}$ .

$x (\frac{x}{2} + \frac{\sin (2 x)}{4}) - (\frac{1}{2} (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \frac{1}{2 \cdot 4} (- \cos (u) + C))$

Etapa 10.1.2

Multiplique $2$ por $4$ .

$x (\frac{x}{2} + \frac{\sin (2 x)}{4}) - (\frac{1}{2} (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \frac{1}{8} (- \cos (u) + C))$

Etapa 10.1.3

Combine $\frac{1}{2}$ e $x^{2}$ .

$x (\frac{x}{2} + \frac{\sin (2 x)}{4}) - (\frac{1}{2} (\frac{x^{2}}{2} + C) + \frac{1}{8} (- \cos (u) + C))$

Etapa 10.2

Simplifique.

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x)}{4} - (\frac{1}{2} \cdot \frac{x^{2}}{2} + \frac{1}{8} (- \cos (u))) + C$

Etapa 10.3

Simplifique.

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Etapa 10.3.1

Multiplique $\frac{1}{2}$ por $\frac{x^{2}}{2}$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x)}{4} - (\frac{x^{2}}{2 \cdot 2} + \frac{1}{8} (- \cos (u))) + C$

Etapa 10.3.2

Multiplique $2$ por $2$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x)}{4} - (\frac{x^{2}}{4} + \frac{1}{8} (- \cos (u))) + C$

Etapa 10.3.3

Combine $\frac{1}{8}$ e $\cos (u)$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x)}{4} - (\frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos (u)}{8}) + C$

Etapa 10.3.4

Para escrever $- (\frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos (u)}{8})$ como fração com um denominador comum, multiplique por $\frac{4}{4}$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x)}{4} - (\frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos (u)}{8}) \cdot \frac{4}{4} + C$

Etapa 10.3.5

Combine $- (\frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos (u)}{8})$ e $\frac{4}{4}$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x)}{4} + \frac{- (\frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos (u)}{8}) \cdot 4}{4} + C$

Etapa 10.3.6

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - (\frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos (u)}{8}) \cdot 4}{4} + C$

Etapa 10.3.7

Multiplique $4$ por $- 1$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - 4 (\frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos (u)}{8})}{4} + C$

Etapa 11

Substitua todas as ocorrências de $u$ por $2 x$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - 4 (\frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos (2 x)}{8})}{4} + C$

Etapa 12

Simplifique.

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Etapa 12.1

Aplique a propriedade distributiva.

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - 4 \frac{x^{2}}{4} - 4 (- \frac{\cos (2 x)}{8})}{4} + C$

Etapa 12.2

Cancele o fator comum de $4$ .

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Etapa 12.2.1

Fatore $4$ de $- 4$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) + 4 (- 1) \frac{x^{2}}{4} - 4 (- \frac{\cos (2 x)}{8})}{4} + C$

Etapa 12.2.2

Cancele o fator comum.

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) + 4 \cdot - 1 \frac{x^{2}}{4} - 4 (- \frac{\cos (2 x)}{8})}{4} + C$

Etapa 12.2.3

Reescreva a expressão.

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - x^{2} - 4 (- \frac{\cos (2 x)}{8})}{4} + C$

Etapa 12.3

Cancele o fator comum de $4$ .

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Etapa 12.3.1

Mova o negativo de maior ordem em $- \frac{\cos (2 x)}{8}$ para o numerador.

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - x^{2} - 4 \frac{- \cos (2 x)}{8}}{4} + C$

Etapa 12.3.2

Fatore $4$ de $- 4$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - x^{2} + 4 (- 1) \frac{- \cos (2 x)}{8}}{4} + C$

Etapa 12.3.3

Fatore $4$ de $8$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - x^{2} + 4 \cdot - 1 \frac{- \cos (2 x)}{4 \cdot 2}}{4} + C$

Etapa 12.3.4

Cancele o fator comum.

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - x^{2} + 4 \cdot - 1 \frac{- \cos (2 x)}{4 \cdot 2}}{4} + C$

Etapa 12.3.5

Reescreva a expressão.

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - x^{2} - \frac{- \cos (2 x)}{2}}{4} + C$

Etapa 12.4

Simplifique cada termo.

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Etapa 12.4.1

Mova o número negativo para a frente da fração.

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - x^{2} - - \frac{\cos (2 x)}{2}}{4} + C$

Etapa 12.4.2

Multiplique $- - \frac{\cos (2 x)}{2}$ .

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Etapa 12.4.2.1

Multiplique $- 1$ por $- 1$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - x^{2} + 1 \frac{\cos (2 x)}{2}}{4} + C$

Etapa 12.4.2.2

Multiplique $\frac{\cos (2 x)}{2}$ por $1$ .

$\frac{x^{2}}{2} + \frac{x \sin (2 x) - x^{2} + \frac{\cos (2 x)}{2}}{4} + C$

Etapa 13

Reordene os termos.

$\frac{1}{2} x^{2} + \frac{1}{4} (x \sin (2 x) - x^{2} + \frac{1}{2} \cos (2 x)) + C$