6.2
Integrasi dengan Substitusi
Berikut ini diuraikan cara menyelesaikan suatu permasalahan integral
dengan substitusi.
- Pilih $g(x)$ dan misalkan $u=g(x)$.
- Dapatkan $\frac{du}{dx}=g'(x)$.
- Substitusi persamaan pada langkah 1 dan 2. Pastikan suku-suku pada integrasi dalam $u$ dan tidak lagi dalam $x$.
- Selesaikan integral yang telah melalui proses substitusi.
- Ganti $u$ dengan $g(x)$ untuk memperoleh hasil integral dalam $x$.
Contoh 1
Hitunglah integral berikut. $$\int [\sin(\sin\theta)]\cos\theta
d\theta$$
Pembahasan
Pilih $u=\sin\theta$. \begin{align*}
\frac{du}{d\theta}&=\cos\theta\\ du&=\cos\theta d\theta
\end{align*} Dengan substitusi $u$ dan $du$, diperoleh hasil
integrasi sebagai berikut. \begin{align*} \int
[\sin(\sin\theta)]\cos\theta d\theta&=\int \sin u du\\ &=-\cos u +
C\\ \int [\sin(\sin\theta)]\cos\theta d\theta&=-\cos
(\sin\theta)+C \end{align*}
Contoh 2 (EAS 2018)
Hitung integral di bawah ini dengan memilih substitusi yang
ditunjukkan. $$\int \frac{x}{\sqrt{x+1}}dx; \quad u=x+1$$
Pembahasan
Diberikan $u=x+1$. \begin{align*} \frac{du}{dx}&=1\\ du&=dx
\end{align*} Dari $u=x+1$, dapat kita peroleh bahwa $x=u-1$.
Selanjutnya, lakukan substitusi $u$ dan $du$ untuk memperoleh
hasil integrasi. \begin{align*} \int \frac{x}{\sqrt{x+1}}dx&=\int
\frac{u-1}{\sqrt{u}}du\\ &=\int u^{-1/2}(u-1)du\\ &=\int
u^{1/2}-u^{-1/2}du\\ &=\frac{2}{3}u^{3/2}-2u^{1/2}+C\\
&=\frac{2}{3}(x+1)^{3/2}-2(x+1)^{1/2}+C\\
&=\frac{2}{3}(x+1)\sqrt{x+1}-2\sqrt{x+1}+C \end{align*}
Contoh 3 (EAS 2018)
Hitung integral di bawah ini dengan memilih substitusi yang
ditunjukkan. $$\int \frac{1}{\sqrt[5]{2}}\cos^2\frac{t}{2}dt;\quad
u=\frac{t}{2}$$
Pembahasan
Diberikan $u=\frac{t}{2}$. \begin{align*}
\frac{du}{dt}&=\frac{1}{2}\\ 2du&=dt \end{align*} Kemudian,
lakukan substitusi $u$ dan $du$. \begin{align*} \int
\frac{1}{\sqrt[5]{2}}\cos^2\frac{t}{2}dt&=\frac{1}{\sqrt[5]{2}}\int
\cos^2 u 2du\\ &=\frac{2}{\sqrt[5]{2}}\int \cos^2 u du
\end{align*} Selanjutnya, lakukan penyederhanaan pada integran
dengan identitas trigonometri berikut. \begin{align*}
\cos(2x)&=2\cos^2x-1\\ \cos(2x)+1&=2\cos^2x\\
\frac{1}{2}(\cos(2x)+1)&=\cos^2x\\
\cos^2x&=\frac{1}{2}(\cos(2x)+1) \end{align*} Berdasarkan
identitas trigonometri tersebut, di bawah ini diuraikan lanjutan
dari penyelesaian integral. \begin{align*}
\frac{2}{\sqrt[5]{2}}\int \cos^2 u du&=\frac{2}{\sqrt[5]{2}}\int
\frac{1}{2}(\cos(2u)+1) du\\
&=\frac{2}{\sqrt[5]{2}}\frac{1}{2}\int \cos(2u)+1 du\\
&=\frac{1}{\sqrt[5]{2}}\int \cos(2u)+1 du\\
&=\frac{1}{\sqrt[5]{2}}\left(\frac{1}{2}\sin(2u)+u\right)+C\\
&=\frac{1}{\sqrt[5]{2}}\left(\frac{1}{2}\sin\left(2.\frac{t}{2}\right)+\frac{t}{2}\right)+C\\
&=\frac{1}{\sqrt[5]{2}}\left(\frac{1}{2}\sin
t+\frac{t}{2}\right)+C\\ &=\frac{1}{2\sqrt[5]{2}}(\sin t+t)+C
\end{align*} Jadi, diperoleh hasil integral $\displaystyle \int
\frac{1}{\sqrt[5]{2}}\cos^2\frac{t}{2}dt=\frac{1}{2\sqrt[5]{2}}(\sin
t+t)+C$.
Latihan!
EAS 2018
Hitung integral berikut. $$\int
x\sqrt{\sin(x^2+9)}\cos{(x^2+9)}dx$$
Jawab:
EAS 2018
Hitung integral berikut. $$\int 18x\sqrt{3x^2+4}dx$$
Jawab:
EAS 2018
Hitung integral berikut. $$\int x\sqrt{x^2-1}dx$$
Jawab: