Como você encontra a antiderivada de dx / (cos (x) - 1)?

Como você encontra a antiderivada de dx / (cos (x) - 1)?
Anonim

Responda:

Faça alguma multiplicação conjugada, aplique alguns trigonometria e termine para obter um resultado de # int1 / (cosx-1) dx = cscx + cotx + C #

Explicação:

Como com a maioria dos problemas deste tipo, vamos resolvê-lo usando um truque de multiplicação conjugada. Sempre que você tem algo dividido por algo mais / menos algo (como em # 1 / (cosx-1) #), é sempre útil tentar a multiplicação do conjugado, especialmente com funções trigonométricas.

Vamos começar multiplicando # 1 / (cosx-1) # pelo conjugado de # cosx-1 #, qual é # cosx + 1 #:

# 1 / (cosx-1) * (cosx + 1) / (cosx + 1) #

Você pode se perguntar por que fazemos isso. É assim que podemos aplicar a diferença da propriedade de quadrados, # (a-b) (a + b) = a ^ 2-b ^ 2 #, no denominador, para simplificá-lo um pouco. De volta ao problema:

# 1 / (cosx-1) * (cosx + 1) / (cosx + 1) = (cosx + 1) / ((cosx-1) (cosx + 1)) #

# (underbrace (cosx) -underbrace (1)) (underbrace (cosx) + underbrace1)) #

#color (branco) (III) acolor (branco) (XXX) bcolor (branco) (XXX) acolor (branco) (XXX) b #

Observe como isso é essencialmente # (a-b) (a + b) #.

# = (cosx + 1) / (cos ^ 2x-1) #

Agora, e sobre # cos ^ 2x-1 #? Bem, nós sabemos # sin ^ 2x = 1-cos ^ 2x #. Vamos multiplicar isso por #-1# e veja o que temos:

# -1 (sen ^ 2x = 1-cos ^ 2x) -> - sin ^ 2x = -1 + cos ^ 2x #

# = cos ^ 2-1 #

Acontece que # -sin ^ 2x = cos ^ 2x-1 #então vamos substituir # cos ^ 2x-1 #:

# (cosx + 1) / (- sin ^ 2x #

Isso é equivalente a # cosx / -sin ^ 2x + 1 / -sin ^ 2x #que, usando alguns trigonos, se resume a #cotxcscx-csc ^ 2x #.

Neste ponto, simplificamos para integral # int1 / (cosx-1) dx # para # int-cotxcscx-csc ^ 2xdx #. Usando a regra da soma, isso se torna:

# int-cotxcscxdx + int-csc ^ 2xdx #

O primeiro deles é # cscx # (porque a derivada de # cscx # é #cotxcscx #) e o segundo é # cotx # (porque a derivada de # cotx # é # -csc ^ 2x #). Adicione a constante da integração # C # e você tem sua solução:

# int1 / (cosx-1) dx = cscx + cotx + C #