Integral de $$$\csc^{4}{\left(x \right)}$$$
Calculadora relacionada: Calculadora de Integrais Definidas e Impróprias
Sua entrada
Encontre $$$\int \csc^{4}{\left(x \right)}\, dx$$$.
Solução
Elimine duas cossecantes e escreva todo o restante em termos da cotangente, usando a fórmula $$$\csc^2\left( \alpha \right)=\cot^2\left( \alpha \right)+1$$$ com $$$\alpha=x$$$:
$${\color{red}{\int{\csc^{4}{\left(x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(\cot^{2}{\left(x \right)} + 1\right) \csc^{2}{\left(x \right)} d x}}}$$
Seja $$$u=\cot{\left(x \right)}$$$.
Então $$$du=\left(\cot{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx = - \csc^{2}{\left(x \right)} dx$$$ (veja os passos »), e obtemos $$$\csc^{2}{\left(x \right)} dx = - du$$$.
Portanto,
$${\color{red}{\int{\left(\cot^{2}{\left(x \right)} + 1\right) \csc^{2}{\left(x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(- u^{2} - 1\right)d u}}}$$
Aplique a regra do múltiplo constante $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ usando $$$c=-1$$$ e $$$f{\left(u \right)} = u^{2} + 1$$$:
$${\color{red}{\int{\left(- u^{2} - 1\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \int{\left(u^{2} + 1\right)d u}\right)}}$$
Integre termo a termo:
$$- {\color{red}{\int{\left(u^{2} + 1\right)d u}}} = - {\color{red}{\left(\int{1 d u} + \int{u^{2} d u}\right)}}$$
Aplique a regra da constante $$$\int c\, du = c u$$$ usando $$$c=1$$$:
$$- \int{u^{2} d u} - {\color{red}{\int{1 d u}}} = - \int{u^{2} d u} - {\color{red}{u}}$$
Aplique a regra da potência $$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ com $$$n=2$$$:
$$- u - {\color{red}{\int{u^{2} d u}}}=- u - {\color{red}{\frac{u^{1 + 2}}{1 + 2}}}=- u - {\color{red}{\left(\frac{u^{3}}{3}\right)}}$$
Recorde que $$$u=\cot{\left(x \right)}$$$:
$$- {\color{red}{u}} - \frac{{\color{red}{u}}^{3}}{3} = - {\color{red}{\cot{\left(x \right)}}} - \frac{{\color{red}{\cot{\left(x \right)}}}^{3}}{3}$$
Portanto,
$$\int{\csc^{4}{\left(x \right)} d x} = - \frac{\cot^{3}{\left(x \right)}}{3} - \cot{\left(x \right)}$$
Adicione a constante de integração:
$$\int{\csc^{4}{\left(x \right)} d x} = - \frac{\cot^{3}{\left(x \right)}}{3} - \cot{\left(x \right)}+C$$
Resposta
$$$\int \csc^{4}{\left(x \right)}\, dx = \left(- \frac{\cot^{3}{\left(x \right)}}{3} - \cot{\left(x \right)}\right) + C$$$A