Enunciado

Calcule a integral iterada.

∫ 0 1 ∫ 0 1 s + t d s   d t

Passo 1

Faala, galera!!

Essa questão pede só pra gente calcular uma integral iterada!

Como é uma integral dupla, nós vamos resolver a integral em função das variáveis uma de cada vez, de dentro pra fora, então:

∫ 0 1 ∫ 0 1 s + t d s   d t = ∫ 0 1 ∫ 0 1 s + t d s d t

Assim, a gente começa integrando em função de s , mantendo t constante, e depois integra em função de t !

Vamos lá?

Passo 2

Primeiro integrando em função de s :

∫ 0 1 ∫ 0 1 s + t d s   d t = ∫ 0 1 ∫ 0 1 s + t d s d t =

Pra calcular essa integral de s , vamos usar uma substituição u = s + t (lembrando que t é constante):

d u = d s

u 0 = t

u 1 = 1 + t

Então a integral fica:

= ∫ 0 1 ∫ t 1 + t u d u d t =

= ∫ 0 1 ∫ t 1 + t u 1 2 d u d t =

A primitiva de u 1 / 2 é

u 3 2 3 2 = 2 3 ∙ u 3 2

Então:

= ∫ 0 1 2 3 ∙ u 3 2 t 1 + t d t =

Substituindo nos limites de integração:

= 2 3 ∫ 0 1 1 + t 3 2 - t 3 2 d t

Passo 3

Agora falta só integrar em função de t :

2 3 ∫ 0 1 1 + t 3 2 - t 3 2 d t =

Primeiro vamos separar em duas integrais:

= 2 3 ∫ 0 1 1 + t 3 2 d t - 2 3 ∫ 0 1 t 3 2 d t =

A primeira integral a gente vai usar a substituição u = 1 + t :

d u = d t

u 0 = 1

u 1 = 2

Então:

= 2 3 ∫ 1 2 u 3 2 d u - 2 3 ∫ 0 1 t 3 2 d t =

A primitiva de x 3 / 2 é:

x 5 2 5 2 = 2 5 ∙ x 5 2

Vamos usar isso pra resolver as duas integrais, que ficam assim:

= 2 3 ∙ 2 5 ∙ u 5 2 1 2 - 2 3 2 5 ∙ t 3 2 0 1 =

= 4 15 2 5 2 - 1 5 2 - 4 15 1 5 2 - 0 5 2 =

Colocando 4 15 em evidência:

= 4 15 2 5 2 - 1 - 1 + 0 =

= 4 15 2 2 2 - 2 =

Por fim, colocamos 2 em evidência e chegamos no resultado:

= 4 15 ∙ 2 2 2 - 1

⇒ ∫ 0 1 ∫ 0 1 s + t d s   d t = 8 15 2 2 - 1

Resposta

8 15 2 2 - 1

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