Integral de $$$\frac{1}{1 - \cos{\left(x \right)}}$$$

Encontre $$$\int \frac{1}{1 - \cos{\left(x \right)}}\, dx$$$.

Reescreva o cosseno usando a fórmula do ângulo duplo $$$\cos\left(x\right)=1-2\sin^2\left(\frac{x}{2}\right)$$$ e simplifique:

$${\color{red}{\int{\frac{1}{1 - \cos{\left(x \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}} d x}}}$$

Seja $$$u=\frac{x}{2}$$$.

Então $$$du=\left(\frac{x}{2}\right)^{\prime }dx = \frac{dx}{2}$$$ (veja os passos »), e obtemos $$$dx = 2 du$$$.

A integral pode ser reescrita como

$${\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{\sin^{2}{\left(u \right)}} d u}}}$$

Reescreva o integrando em termos da cossecante:

$${\color{red}{\int{\frac{1}{\sin^{2}{\left(u \right)}} d u}}} = {\color{red}{\int{\csc^{2}{\left(u \right)} d u}}}$$

A integral de $$$\csc^{2}{\left(u \right)}$$$ é $$$\int{\csc^{2}{\left(u \right)} d u} = - \cot{\left(u \right)}$$$:

$${\color{red}{\int{\csc^{2}{\left(u \right)} d u}}} = {\color{red}{\left(- \cot{\left(u \right)}\right)}}$$

Recorde que $$$u=\frac{x}{2}$$$:

$$- \cot{\left({\color{red}{u}} \right)} = - \cot{\left({\color{red}{\left(\frac{x}{2}\right)}} \right)}$$

Portanto,

$$\int{\frac{1}{1 - \cos{\left(x \right)}} d x} = - \cot{\left(\frac{x}{2} \right)}$$

Adicione a constante de integração:

$$\int{\frac{1}{1 - \cos{\left(x \right)}} d x} = - \cot{\left(\frac{x}{2} \right)}+C$$

$$$\int \frac{1}{1 - \cos{\left(x \right)}}\, dx = - \cot{\left(\frac{x}{2} \right)} + C$$$A