Enunciado

Calcule a integral.

∫ 1 9 x - 1 x d x

Passo 1

Oie, tudo beleza? Nessa questão, precisamos calcular a integral

∫ 1 9 x - 1 x d x .

Mas se liga só, pra fazer isso vamos usar o Teorema Fundamental do Cálculo, que diz o seguinte:

  • Se F é uma primitiva de f , ou seja, se F ' = f , então
  • ∫ a b f x d x = F x ​ a b =   F b - F a .

    Olhando a integral dada, temos que no nosso caso a = 1 , b = 9 e que f x =   x - 1 x .

    Assim, para calcularmos a integral pedida, precisamos apenas encontrar uma primitiva F de f e fazer as contas necessárias, beleza?

    Para encontrar essa primitiva F vamos usar a Regra da Potência:

  • Uma primitiva da função x n é

x n + 1 n + 1

Para n ≠ - 1 .

Temos tudo o que precisamos, bora começar? 🤜🤛

Passo 2

Vamos encontrar a primitiva da função

f x = x - 1 x .

Para facilitar, vamos reescrever a função f P da seguinte forma:

f x = x x - 1 x = x 1 2 - x - 1 2 .

Show! Agora usando a Regra da Potência em cada um dos seus termos, temos que

F x = x 1 2 + 1 1 2 + 1 - x - 1 2 + 1 - 1 2 + 1 = 2 3 x 3 2 - 2 x 1 2    

é uma primitiva da função f .

Pronto, encontramos a primitiva F da função f . Agora a gente só precisa usar o Teorema Fundamental do Cálculo e fazer os cálculos necessários. Bora lá!

Passo 3

Pelo Teorema vale que

∫ 1 9 f ( x ) d x = F ( x ) | 9 1 = F 9 - F 1 .

Fazendo as contas, temos que como

F 9 = 2 ⋅ 27 3 - 2 ⋅ 3 = 12

e F 1 = 2 3 - 2 = - 4 3 ,

então

∫ 1 9 x - 1 x   d x = 12 - - 4 3 = 40 3 .

Resposta

A integral é dada por

∫ 1 9 x - 1 x d x = 40 3 .

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