Enunciado

Avalie a integral e interprete-a como a área de uma região. Esboce a região.

∫ - 1 1 x 3 - x   d x

Passo 1

Vamos lá, precisamos lidar com aquele módulo dentro da integral. É importante lembrar da definição do módulo:

x = x   ,                         x ≥ 0 - x ,                       x < 0

Então vamos dividir nossa integral em dois trechos, um com x < 0 e outro com x ≥ 0 :

∫ - 1 1 x 3 - x   d x = ∫ - 1 0 x 3 - x   d x + ∫ 0 1 x 3 - x   d x

No trecho positivo, nós vamos tirar o módulo e manter o sinal. No trecho negativo, nós vamos tirar o módulo e trocar o sinal:

∫ - 1 1 x 3 - x   d x = ∫ - 1 0 x - x 3   d x + ∫ 0 1 x 3 - x   d x

Passo 2

Agora vamos resolver cada uma dessas integrais. Começando pela integral do trecho negativo:

I 1 = ∫ - 1 0 x - x 3   d x

I 1 = 1 2 x 2 - 1 4 x 4 0 - 1 = - 1 2 2 - - 1 4 4 = 1 4

E agora a intgral do trecho positivo:

I 2 = ∫ 0 1 x 3 - x   d x

I 2 = 1 2 x 2 - 1 4 x 4 1 0 = 1 2 2 - 1 4 4 = 1 4

Então a integral é:

∫ - 1 1 x 3 - x   d x = I 1 + I 2 = 1 4 + 1 4 = 1 2

Passo 3

Agora falta fazer um esboço da região. A melhor forma de fazer isso é começar com um esboço da seguinte função bem conhecida:

f x = x 3 - x

E então “jogar tudo” para o lado de cima, já que o módulo vai trocar o sinal de tudo o que é negativo:

Resposta

O valor da integral é 1 / 4 . Ver esboço.

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