Calcolo

In questo argomento, studieremo come integrare alcune combinazioni che coinvolgono prodotti e poteri di funzioni trigonometriche.

Consideriamo i casi \(8\).

Per valutare integrali di prodotti di seno e coseno con argomenti diversi, applichiamo le identità

Integrali della forma \({\large\int\normalsize} {{\sin^m}x\,{\cos^n}xdx}\)

Assumiamo qui che le potenze \(m\) e \(n\) sono interi non negativi.

Per trovare un integrale di questo modulo, utilizzare le seguenti sostituzioni:

Gli integrali del tipo \(\int {{{\sin }^n}xdx} \) e \(\int {{{\cos }^n}xdx} \) può essere valutata mediante formule di riduzione

\

\

Integrali della forma \({\large\int\normalsize} {{\tan^n}xdx} \)

Il potere del integrand può essere ridotto utilizzando l’identità trigonometrica \(1 + {\tan ^2}x = {\sec ^2}x\) e la formula di riduzione

\

Integrali della forma \({\large\int\normalsize} {{{\culla }^n}xdx} \)

Il potere del integrand può essere ridotto utilizzando l’identità trigonometrica \(1 + {\cot ^n}x = {\csc ^n}x\) e la formula di riduzione

\

Integrali della forma \({\large \ int \ normalsize} {{\sec ^ n} xdx}\)

Questo tipo di integrali può essere semplificato con l’aiuto della formula di riduzione:

\

Integrali della forma \({\large\int\normalsize} {{\csc^n}xdx} \)

Analogamente agli esempi precedenti, questo tipo di integrali può essere semplificato con la formula

\

Integrali della forma \({\large\int\normalsize} {{\tan^m}x\,{\sec^n}xdx} \)

Integrali della forma \({\large\int\normalsize} {{\cot^m}x\,{\csc^n}xdx} \)

Problemi Risolti

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Esempio 1.

Calcola l’integrale \ ({\large \ int \ normalsize} {{\sin ^ 3} xdx}.\ )

Soluzione.

Let \(u = \ cos x,\) \ (du = – \ sin xdx.\ ) Quindi

Esempio 2.

Valuta l’integrale \ ({\large \ int \ normalsize} {{\cos ^ 5} xdx}.\ )

Soluzione.

Facendo la sostituzione \(u = \sin x,\) \(du = \cos xdx\) e usando l’identità \({\cos ^2}x = 1 – {\sin ^2}x,\) otteniamo

Esempio 3.

Trova l’integrale \ ({\large \ int \ normalsize} {{\sin ^ 6} xdx}.\ )

Soluzione.

l’Utilizzo di identità \({\sin ^2}x = {\large\frac{{1 – \cos 2x}}{2}\normalsize}\) e \({\cos ^2}x = {\large\frac{{1 + \cos 2x}}{2}\normalsize},\), possiamo scrivere:

Calcolare gli integrali in quest’ultima espressione.

\

Per trovare l’integrale \({\large \ int \ normalsize} {{\cos ^ 3}2xdx},\) facciamo la sostituzione \(u = \ sin 2x,\) \ (du=\)\(2 \ cos 2xdx.\ ) Quindi

Quindi, l’integrale iniziale è

Esempio 4.

Trova l’integrale \(\int {{{\sin }^2}x\, {{{\cos }^3}x} dx}.\ )

Soluzione.

La potenza del coseno è dispari, quindi facciamo la sostituzione

\

Riscriviamo l’integrale in termini di \(\sin x\) per ottenere:

Esempio 5.

Calcola l’integrale \ ({\large \ int \ normalsize} {{{\sin }^2} x\, {{\cos} ^4} xdx}.\ )

Soluzione.

Possiamo scrivere:

\

Convertiamo l’integrand usando le identità

\

Questo produce

Esempio 6.

Valuta l’integrale \(\int {{{\sin} ^3} x\, {{\cos} ^4} xdx}.\ )

Soluzione.

Poiché la potenza del seno è dispari, usiamo la sostituzione

\

L’integrale è scritto come

\

Dall’identità pitagorica,

\

Quindi

Esempio 7.

Valuta l’integrale \(\int {{{\sin} ^3} x\, {{\cos} ^5} xdx}.\ )

Soluzione.

Vediamo che entrambe le potenze sono dispari, quindi possiamo sostituire \(u = \ sin x\) o \(u = \ cos x.\) Scegliendo il minimo esponente, abbiamo

\

L’integrale assume la forma

\

Usando l’identità pitagorica,

\

possiamo scrivere

Esempio 8.

Valuta l’integrale \(\int {{{\sin }^3}x\, {{\cos }^3} xdx}.\ )

Soluzione.

\

Da Pitagorica identità,

\

si ottiene, così,

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Problemi 1-8

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