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18. \( \int \operatorname{sen}^{2} \frac{x}{4} \cos ^{2} \frac{x}{4} d x \) 19. \( \int \operatorname{sen} 4 x \cdot \cos 3 x d x \) 20. \( \int \operatorname{sen} 3 x \cdot \cos 5 x d x \) 21. \( \int \cos x \cdot \cos 7 x d x \)

Ask by Harper Morrison. in Dominican Republic
Feb 28,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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18. ∫ sen²(x/4) cos²(x/4) dx = 1/8 (x – sen x) + C 19. ∫ sen 4x cos 3x dx = – (cos 7x)/(14) – (cos x)/2 + C 20. ∫ sen 3x cos 5x dx = – (cos 8x)/(16) + (cos 2x)/(4) + C 21. ∫ cos x cos 7x dx = (sen 8x)/(16) + (sen 6x)/(12) + C

Solución

A continuación se muestran las soluciones detalladas de cada integral. ───────────────────────────── 18) ∫ sen²(x/4) · cos²(x/4) dx Observamos que se puede expresar el producto en función de un ángulo doble. En efecto, recordamos que:   sen²θ cos²θ = ¼ sen²(2θ). Sea θ = x/4, por lo que se tiene:   sen²(x/4) cos²(x/4) = (1/4) sen²(2·(x/4)) = (1/4) sen²(x/2). Entonces la integral se transforma en:   ∫ sen²(x/4) cos²(x/4) dx = ¼ ∫ sen²(x/2) dx. Utilizamos la identidad:   sen²u = ½ (1 – cos(2u)), con u = x/2. Así:   sen²(x/2) = ½ (1 – cos x). Sustituyendo:   ¼ ∫ sen²(x/2) dx = ¼ ∫ [½ (1 – cos x)] dx = 1/8 ∫ (1 – cos x) dx. Integrando término a término:   ∫ 1 dx = x  y  ∫ cos x dx = sen x. Por lo tanto:   1/8 (x – sen x) + C. ───────────────────────────── 19) ∫ sen 4x · cos 3x dx Utilizamos la fórmula del producto a suma:   sen A · cos B = ½ [sen(A + B) + sen(A – B)]. Con A = 4x y B = 3x:   sen 4x · cos 3x = ½ [sen(4x + 3x) + sen(4x – 3x)] = ½ [sen 7x + sen x]. Entonces la integral queda:   ∫ sen 4x cos 3x dx = ½ ∫ [sen 7x + sen x] dx. Integramos cada término:   ∫ sen 7x dx = –(cos 7x)/7  y  ∫ sen x dx = – cos x. Por lo tanto:   ½ [ –(cos 7x)/7 – cos x ] = –(cos 7x)/(14) – (cos x)/2 + C. ───────────────────────────── 20) ∫ sen 3x · cos 5x dx Aplicamos la misma fórmula del producto a suma:   sen A · cos B = ½ [sen(A + B) + sen(A – B)]. Con A = 3x y B = 5x:   sen 3x · cos 5x = ½ [sen(3x + 5x) + sen(3x – 5x)] = ½ [sen 8x + sen(–2x)]. Recordando que sen(–θ) = – sen θ, se tiene:   sen 3x · cos 5x = ½ [sen 8x – sen 2x]. La integral se convierte en:   ∫ sen 3x cos 5x dx = ½ ∫ [sen 8x – sen 2x] dx. Integramos término a término:   ∫ sen 8x dx = – (cos 8x)/8  y  ∫ sen 2x dx = – (cos 2x)/2. Sustituyendo:   ½ [–(cos 8x)/8 + (cos 2x)/2] = – (cos 8x)/(16) + (cos 2x)/(4) + C. ───────────────────────────── 21) ∫ cos x · cos 7x dx Utilizamos la fórmula del producto a suma para el coseno:   cos A · cos B = ½ [cos(A + B) + cos(A – B)]. Con A = x y B = 7x:   cos x · cos 7x = ½ [cos(x + 7x) + cos(x – 7x)] = ½ [cos 8x + cos(–6x)]. Dado que cos(–6x) = cos 6x (la función coseno es par), obtenemos:   cos x · cos 7x = ½ [cos 8x + cos 6x]. Por lo tanto, la integral es:   ∫ cos x cos 7x dx = ½ ∫ [cos 8x + cos 6x] dx. Integrando:   ∫ cos 8x dx = (sen 8x)/8  y  ∫ cos 6x dx = (sen 6x)/6. Así:   ½ [(sen 8x)/8 + (sen 6x)/6] = (sen 8x)/(16) + (sen 6x)/(12) + C. ───────────────────────────── Respondiendo en conjunto, las soluciones son: 18) ∫ sen²(x/4) cos²(x/4) dx = 1/8 (x – sen x) + C 19) ∫ sen 4x cos 3x dx = – (cos 7x)/(14) – (cos x)/2 + C 20) ∫ sen 3x cos 5x dx = – (cos 8x)/(16) + (cos 2x)/(4) + C 21) ∫ cos x cos 7x dx = (sen 8x)/(16) + (sen 6x)/(12) + C

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Beyond the Answer

To solve the integrals provided, it can be quite handy to leverage trigonometric identities to simplify them, such as using the product-to-sum formulas. For example, in problem 18, you can use the identity for \(\sin^2 a \cos^2 b\), which could lead you to express the integral in terms of simpler sine or cosine functions. Similarly, for the integrals involving products of sine and cosine like problems 19, 20, and 21, utilizing the product-to-sum identities can transform the integrals into forms that are easier to integrate. If you're navigating through calculations, common pitfalls include neglecting constants or mistakes in applying integration techniques, such as misapplying the product-to-sum formulas or confusing the sine and cosine functions. Keep your trigonometric identities at hand, and you’ll breeze through these integrations!

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