Integral de $$$- \tan{\left(x \right)} + \sec{\left(x \right)}$$$

A calculadora encontrará a integral/antiderivada de $$$- \tan{\left(x \right)} + \sec{\left(x \right)}$$$, com os passos mostrados.

Calculadora relacionada: Calculadora de Integrais Definidas e Impróprias

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Encontre $$$\int \left(- \tan{\left(x \right)} + \sec{\left(x \right)}\right)\, dx$$$.

Solução

Integre termo a termo:

$${\color{red}{\int{\left(- \tan{\left(x \right)} + \sec{\left(x \right)}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(- \int{\tan{\left(x \right)} d x} + \int{\sec{\left(x \right)} d x}\right)}}$$

Reescreva a reta tangente como $$$\tan\left(x\right)=\frac{\sin\left(x\right)}{\cos\left(x\right)}$$$:

$$\int{\sec{\left(x \right)} d x} - {\color{red}{\int{\tan{\left(x \right)} d x}}} = \int{\sec{\left(x \right)} d x} - {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} d x}}}$$

Seja $$$u=\cos{\left(x \right)}$$$.

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

A integral torna-se

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

Aplique a regra do múltiplo constante $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ usando $$$c=-1$$$ e $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u}$$$:

$$\int{\sec{\left(x \right)} d x} - {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{u}\right)d u}}} = \int{\sec{\left(x \right)} d x} - {\color{red}{\left(- \int{\frac{1}{u} d u}\right)}}$$

A integral de $$$\frac{1}{u}$$$ é $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:

$$\int{\sec{\left(x \right)} d x} + {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}} = \int{\sec{\left(x \right)} d x} + {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}$$

Recorde que $$$u=\cos{\left(x \right)}$$$:

$$\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)} + \int{\sec{\left(x \right)} d x} = \ln{\left(\left|{{\color{red}{\cos{\left(x \right)}}}}\right| \right)} + \int{\sec{\left(x \right)} d x}$$

Reescreva a secante como $$$\sec\left(x\right)=\frac{1}{\cos\left(x\right)}$$$:

$$\ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\sec{\left(x \right)} d x}}} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\frac{1}{\cos{\left(x \right)}} d x}}}$$

Reescreva o cosseno em termos do seno usando a fórmula $$$\cos\left(x\right)=\sin\left(x + \frac{\pi}{2}\right)$$$ e depois reescreva o seno usando a fórmula do ângulo duplo $$$\sin\left(x\right)=2\sin\left(\frac{x}{2}\right)\cos\left(\frac{x}{2}\right)$$$:

$$\ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\frac{1}{\cos{\left(x \right)}} d x}}} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}$$

Multiplique o numerador e o denominador por $$$\sec^2\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)$$$:

$$\ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2 \tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}$$

Seja $$$u=\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}$$$.

Então $$$du=\left(\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}\right)^{\prime }dx = \frac{\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2} dx$$$ (veja os passos »), e obtemos $$$\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} dx = 2 du$$$.

Assim,

$$\ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2 \tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}$$

A integral de $$$\frac{1}{u}$$$ é $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:

$$\ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}$$

Recorde que $$$u=\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}$$$:

$$\ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{{\color{red}{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}}}\right| \right)}$$

Portanto,

$$\int{\left(- \tan{\left(x \right)} + \sec{\left(x \right)}\right)d x} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right| \right)}$$

Adicione a constante de integração:

$$\int{\left(- \tan{\left(x \right)} + \sec{\left(x \right)}\right)d x} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right| \right)}+C$$

Resposta

$$$\int \left(- \tan{\left(x \right)} + \sec{\left(x \right)}\right)\, dx = \left(\ln\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right|\right) + \ln\left(\left|{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right|\right)\right) + C$$$A