Enunciado

Calcule o limite, reconhecendo primeiro a soma como uma soma de Riemann para uma função definida em 0,1 .

lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i 3 n 4

Passo 1

Fala a��, eu sou o Rafha do Responde aí e vou te ajudar nessa questão.

Aqui temos o seguinte limite e devemos calcula-lo:

lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i 3 n 4

O enunciado pede para identificarmos o limite como uma soma de Riemann para uma função definida entre [ 0,1 ] .

A definição de interal é que ela é uma soma de Riemann dada por:

∫ a b f x   d x = lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n f ( x i )   Δ x

Onde temos:

Δ x = b - a n

E

x i = a + i Δ x

Sendo a e b os extremos do intervalo de integração.

Dessa forma, devemos olhar para o limite e encontrar qual é a função f ( x ) e então resolver a integral.

Passo 2

Verificando a nossa expressão temos:

lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i 3 n 4 = lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n f ( x i )   Δ x

Como a função é definida entre [ 0,1 ] , teremos então:

Δ x = b - a n = 1 - 0 n

Δ x = 1 n

Além disso, temos:

x i = a + i Δ x

x i = 0 + i n

x i = i n

Dessa forma, podemos escrever:

lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i 3 n 3 1 n = lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n f i n Δ x

Bom, essa igualdade é verdadeira se:

f x = x 3

Pois assim, teríamos:

lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i 3 n 4 = lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i n 3 1 n

lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i 3 n 4 = lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i 3 n 4

Passo 3

Descobrimos no Passo 2 que nossa função é:

f x = x 3

Pela definição de integral temos:

∫ a b f x   d x = lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n f ( x i )   Δ x

Onde no nosso caso, ficamos com:

∫ 0 1 x 3 d x = lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i 3 n 4

Dessa forma, basta resolver a integral para encontrar o valor desse limite:

∫ 0 1 x 3 d x = x 4 4 0 1 = 1 4

E aí, entendeu tudo? Responde aí!

Resposta

lim n → ∞ ⁡ ∑ i = 1 n i 3 n 4 = 1 4

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