Integral de $$$\frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}}$$$
Calculadora relacionada: Calculadora de Integrais Definidas e Impróprias
Sua entrada
Encontre $$$\int \frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}}\, dx$$$.
Solução
Seja $$$u=\frac{1}{x}$$$.
Então $$$du=\left(\frac{1}{x}\right)^{\prime }dx = - \frac{1}{x^{2}} dx$$$ (veja os passos »), e obtemos $$$\frac{dx}{x^{2}} = - du$$$.
A integral torna-se
$${\color{red}{\int{\frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(- \tan{\left(u \right)}\right)d u}}}$$
Aplique a regra do múltiplo constante $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ usando $$$c=-1$$$ e $$$f{\left(u \right)} = \tan{\left(u \right)}$$$:
$${\color{red}{\int{\left(- \tan{\left(u \right)}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \int{\tan{\left(u \right)} d u}\right)}}$$
Reescreva a reta tangente como $$$\tan\left( u \right)=\frac{\sin\left( u \right)}{\cos\left( u \right)}$$$:
$$- {\color{red}{\int{\tan{\left(u \right)} d u}}} = - {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{\cos{\left(u \right)}} d u}}}$$
Seja $$$v=\cos{\left(u \right)}$$$.
Então $$$dv=\left(\cos{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = - \sin{\left(u \right)} du$$$ (veja os passos »), e obtemos $$$\sin{\left(u \right)} du = - dv$$$.
A integral pode ser reescrita como
$$- {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{\cos{\left(u \right)}} d u}}} = - {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{v}\right)d v}}}$$
Aplique a regra do múltiplo constante $$$\int c f{\left(v \right)}\, dv = c \int f{\left(v \right)}\, dv$$$ usando $$$c=-1$$$ e $$$f{\left(v \right)} = \frac{1}{v}$$$:
$$- {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{v}\right)d v}}} = - {\color{red}{\left(- \int{\frac{1}{v} d v}\right)}}$$
A integral de $$$\frac{1}{v}$$$ é $$$\int{\frac{1}{v} d v} = \ln{\left(\left|{v}\right| \right)}$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{1}{v} d v}}} = {\color{red}{\ln{\left(\left|{v}\right| \right)}}}$$
Recorde que $$$v=\cos{\left(u \right)}$$$:
$$\ln{\left(\left|{{\color{red}{v}}}\right| \right)} = \ln{\left(\left|{{\color{red}{\cos{\left(u \right)}}}}\right| \right)}$$
Recorde que $$$u=\frac{1}{x}$$$:
$$\ln{\left(\left|{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}\right| \right)} = \ln{\left(\left|{\cos{\left({\color{red}{\frac{1}{x}}} \right)}}\right| \right)}$$
Portanto,
$$\int{\frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}} d x} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}\right| \right)}$$
Adicione a constante de integração:
$$\int{\frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}} d x} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}\right| \right)}+C$$
Resposta
$$$\int \frac{\tan{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{2}}\, dx = \ln\left(\left|{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}\right|\right) + C$$$A