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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
Respondido por UpStudy AI y revisado por un tutor profesional
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