Enunciado

O custo marginal de fabricação de x metros de um certo tecido é C ' x = 3 - 0,01 x + 0,000006 x 2 (em dólares por metro). Ache o aumento do custo se o nível de produção for elevado de 2   000 para 4   000 metros.

Passo 1

Eaee, belezinha?? Bom... o enunciado nos diz que o custo marginal (em dólares/metro) de fabricação de x metros de um certo tecido é dado pela seguinte função:

C ' x = 3 - 0,01 x + 0,000006 x 2

Queremos encontrar o aumento do custo se o nível de produção for elevado de 2   000 para 4   000 metros.

Para isso, podemos usar o Teorema da Variação Total para resolver essa questão :

∫ a b F ' x d x = F b - F a

Ou seja, como nos é dado o custo marginal e queremos a variação custo total, basta calcularmos a integral do custo para os limites de produção dados.

Agora bora aplicar!! 😉

Passo 2

Veja bem, o aumento do custo do nível de produção, de 2   000 para 4   000 metros é dado substituindo os valores na fórmula acima, como queremos o aumento de 2   000 para 4   000 metros, esses serão os limites de integração:

∫ 2000 4000 C ' x d x = C 4000 - C 2000

Temos como calcular a parte do lado esquerdo da expressão, calcular a integral, então vamos lá:

∫ 2000 4000 C ' x d x

Substituindo a função custo marginal, ficaremos com:

∫ 2000 4000 3 - 0,01 x + 0,000006 x 2 d x

Podemos particionar essa integração em três, já que temos uma função polinomial com três termos.

Assim, nossa integral se torna:

∫ 2000 4000 3   d x + ∫ 2000 4000 - 0,01 x   d x + ∫ 2000 4000 0,000006 x 2   d x

Passo 3

Vamos agora calcular a integral indefinida e depois utilizamos o Teorema Fundamental do Cálculo para aplicar os limites de integração:

∫ 3   d x + ∫ - 0,01 x   d x + ∫   0,000006 x 2   d x

Agora é fácil achar as primitivas de cada função, usando três expressões da Tabela de Integrais Indefinidas, lembrando que:

∫ c f x d x = c ∫ f x d x

∫ x n d x = x n + 1 n + 1 + C   n ≠ - 1

∫ k d x = k x + C

Bora aplicar!

Passo 4

Agora é só aplicar, vamos resolver elas separadamente, assim fica mais simples de ver:

∫ 3   d x = 3 x + C

E

∫ - 0,01 x   d x = - 0,01 ∙ x 1 + 1 1 + 1

Ou melhor:

∫ - 0,01 x   d x = - 0,005 x 2

E para:

∫ 0,000006 x 2 d x = 0,000006 ∙ x 2 + 1 2 + 1

Ou melhor:

∫ 0,000006 x 2 d x = 0,000002 x 3 + C

Prontinho.

Passo 5

Pronto, já encontramos a integral indefinida, perceba que nem seria necessário colocar a constante de integração nesse caso, pois a gente usou a integral indefinida mais como uma ferramenta para calcular a integral, agora é só calcular a integral definida usando o Teorema Fundamental do Cálculo:

∫ a b f x d x = F b - F a

Ficamos então com:

∫ 2000 4000 3   d x + ∫ 2000 4000 - 0,01 x   d x + ∫ 2000 4000 0,000006 x 2   d x

= 3 x - 0,005 x 2 + 0,000002 x 3 2000 4000

Agora, basta substituir os limites de integração na função e fazer a subtração de seus resultados.

( 3 ∙ 4000 - 0,005 ∙ 4000 2 + 0,000002 ∙ 4000 3 ) - 3 ⋅ 2000 - 0,005 ∙ 2000 2 + 0,000002 ∙ 2000 3

E resolvendo a expressão, ficamos com:

= 60000 - 2000

= 58000

E prontinho. Essa é nossa variação do custo total para o intervalo pedido.

Resposta

O aumento do custo se o nível de produção for elevado de 2   000 para 4   000 metros é de $   58   000 .

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