Enunciado

Para um certo tipo de lâmpada, a função densidade de probabilidade de que x horas seja o tempo de vida útil de seu bulbo, escolhido ao acaso, é dada por:

f x = 1 40 e - x 40 s e x ≥ 0 0 s e x < 0

Ache a probabilidade de que o tempo sde vida útil de um bulbo escolhido ao acaso:

a ) Esteja entre 40 e 60 h

b ) seja pelo menos 60 h

Passo 1

Para acharmos a probabilidade, devemos fazer a integral da função no intervalo que ele pediu.

Então na letra a , vamos ter:

P 40 < x < 60 = ∫ 40 60 1 40 e - x 40 d x

Vamos começar resolvendo a integral

∫ 1 40 e - x 40 d x

Fazendo:

a = - x 40 → d a = - d x 40 → d x 40 = - d a

∫ 1 40 e - x 40 d x = ∫ - e a d a = - e a + C

Voltando para   x

- e a + C = - e - x 40 + C

Passo 2

A probabilidade vai ser

P 40 < x < 60 = - e - x 40 40 60 = - e - 60 40 - - e - 40 40 = - e - 3 2 + e - 1 = e - 1 - e - 3 2

Passo 3

Agora, vamos para a outroa probabilidade

P x > 60

Para isso, a nossa integral vai de 60 até + ∞ que é o tempo infinito mesmo. Quando ele pedir pelo menos alguma coisa, sempre vai desse valro até + ∞

P x > 60 = ∫ 60 + ∞ 1 40 e - x 40 d x

Para resolvermos essa integral imprópria, vamos fazer o seu limite

∫ 60 + ∞ 1 40 e - x 40 d x = lim b → + ∞ ⁡ ∫ 60 b 1 40 e - x 40 d x

Sabemos que

∫ 1 40 e - x 40 d x = - e - x 40

Logo

lim b → + ∞ ⁡ ∫ 60 b 1 40 e - x 40 d x = lim b → + ∞ ⁡ - e - x 40 60 b = lim b → + ∞ ⁡ - e - b 40 - - e - 60 40 =

lim b → + ∞ ⁡ - e - b 40 + e - 3 2 = - e - ∞ + e - 3 2 = 0 + e - 3 2 = e - 3 2

Resposta

Letra a )

e - 1 - e - 3 2

Letra b )

e - 3 2

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Em cada parte, determine todos os valores de p com os quais a integral é imprópria. ∫ 0 1 d x x p
Calcule as integrais que convirjam. ∫ 0 4 d x 4 - x
Em cada parte, determine se a integral é imprópria e, se for, explique por quê. ∫ 0 1 ln ⁡ x d x
Em cada parte, determine se a integral é imprópria e, se for, explique por quê. ∫ 1 5 d x x - 3
Em cada parte, determine se a integral é imprópria e, se for, explique por quê. ∫ 1 5 d x x + 3