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Lição 2 — Integrais Trigonométricas

Integrais de potências de seno e cosseno; produtos sin^m x cos^n x; tangente e secante; estratégias com identidades de Pitágoras e de soma-produto. Técnicas essenciais para substituição trigonométrica.

Usado em: Cálculo 2 — Unidade 1 · USP MAT0112 · ITA MA-012

∫sin⁡mxcos⁡nx dx\int \sin^m x \cos^n x\,dx

A estratégia depende da paridade dos expoentes mm e nn. Expoente ímpar → separe um fator e use sin⁡2+cos⁡2=1\sin^2+\cos^2=1. Ambos pares → use identidades de ângulo duplo.

Escolha sua porta

Notação rigorosa, derivação completa, hipóteses

Estratégias sistemáticas

Caso 1: mm ou nn ímpar

Se n=2k+1n = 2k+1 (ímpar), separe cos⁡2k+1x=cos⁡2kx⋅cos⁡x=(1−sin⁡2x)kcos⁡x\cos^{2k+1}x = \cos^{2k}x\cdot\cos x = (1-\sin^2 x)^k\cos x e substitua u=sin⁡xu = \sin x.

Se m=2k+1m = 2k+1 (ímpar), separe sin⁡2k+1x=(1−cos⁡2x)ksin⁡x\sin^{2k+1}x = (1-\cos^2 x)^k\sin x e substitua u=cos⁡xu = \cos x.

Caso 2: mm e nn ambos pares

Use as identidades de ângulo duplo: sin⁡2x=1−cos⁡2x2,cos⁡2x=1+cos⁡2x2,sin⁡xcos⁡x=sin⁡2x2.\sin^2 x = \frac{1-\cos 2x}{2}, \qquad \cos^2 x = \frac{1+\cos 2x}{2}, \qquad \sin x\cos x = \frac{\sin 2x}{2}.

Integrais de tan⁡nx\tan^n x e sec⁡mx\sec^m x

Identidade fundamental: tan⁡2x=sec⁡2x−1\tan^2 x = \sec^2 x - 1.

  • sec⁡mxtan⁡nx\sec^m x \tan^n x com mm par: u=tan⁡xu = \tan x, du=sec⁡2x dxdu = \sec^2 x\,dx.
  • sec⁡mxtan⁡nx\sec^m x \tan^n x com nn ímpar: u=sec⁡xu = \sec x, du=sec⁡xtan⁡x dxdu = \sec x\tan x\,dx.
  • ∫tan⁡nx dx\int \tan^n x\,dx: use tan⁡nx=tan⁡n−2x(sec⁡2x−1)\tan^n x = \tan^{n-2}x(\sec^2 x - 1) (fórmula de redução).
  • ∫sec⁡x dx=ln⁡∣sec⁡x+tan⁡x∣+C\int \sec x\,dx = \ln|\sec x + \tan x| + C (resultado especial).

Identidades produto-soma

sin⁡Acos⁡B=12[sin⁡(A+B)+sin⁡(A−B)],cos⁡Acos⁡B=12[cos⁡(A−B)+cos⁡(A+B)].\sin A\cos B = \frac{1}{2}[\sin(A+B)+\sin(A-B)], \quad \cos A\cos B = \frac{1}{2}[\cos(A-B)+\cos(A+B)].

Úteis para ∫sin⁡(mx)cos⁡(nx) dx\int \sin(mx)\cos(nx)\,dx.

Exemplos resolvidos


Exercícios

Bloco A — Casos diretos

Bloco B — Combinações e integrais definidas

Bloco C — Nível ITA/USP

Para continuar

  • Stewart, J. — Cálculo, vol. 2, §7.2 — Cengage, 8ª ed.
  • Guidorizzi, H.L. — Um Curso de Cálculo, vol. 2, §6.2 — LTC, 5ª ed.
  • OpenStax — Calculus II, §3.2 — CC-BY (openstax.org)
  • Apostol, T.M. — Calculus, vol. 1, §2.5 — Wiley, 2ª ed.

Atualizado em 2026-05-23 · Autor(es): Clube da Matemática

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