Enunciado

É dado o gráfico de uma função f . Estime ∫ 0 8 f x d x   usando quatro subintervalos com (a) extremidades direitas, (b) extremidades esquerdas e (c) pontos médios.

Passo 1

E aí! tudo certinho?

Nesse problema temos que estimar a integral da função de x = 0 até x = 8 cujo gráfico é dado por

Pra isso temos que determinar quatro subintervalos com (a) extremidades direitas, (b) extremidades esquerdas e (c) pontos médios.

Basicamente o que vamos resolver aqui portanto é uma soma de Riemann.

A soma de Riemann para uma função f ( x ) com n subintervalos pode ser definida pelo seguinte somatório:

S = ∑ i = 1 n f x i Δ x

Ela representa a soma das áreas de retângulos que são obtidos a partir da função.

A ideia é basicamente dividir o intervalo em n   subintervalos Δ x igualmente espaçados.

Δ x = x f - x 0 n

Esses Δ x serão as bases dos retângulos.

Para a altura do retângulo, pega-se o valor da função em um ponto x dentro do subintervalo Δ x .

f x i

E aí há três opções.

Escolher um valor da função calculado no x do extremo esquerdo do subintervalo ( x i - 1 ) , do meio do subintervalo ( x i - ) ou do extremo direito do subintervalo ( x i ).

Passo 2

Determinando o delta desse exercício:

∆ x = b - a n

Δ x = 8 - 0 4 = 2

Vamos agora estimar a soma usando valores de x das extremidades direitas dos subintervalos de comprimento 2 que variam de 0 até 8 :

x 1 = 2 ,   x 2 = 4 ,   x 3 = 6 ,   x 4 = 8

Estimando com extremidades direitas:

∑ i = 1 4 f x i ∆ x = f 2 Δ x + f 4 Δ x + f 6 Δ x + f 8 Δ x

∑ i = 1 4 f x i ∆ x = Δ x f 2 + f 4 + f 6 + f 8

Agora basta procurar por esses valores no gráfico:

∑ i = 1 4 f x i ∆ x = 2 1 + 2 - 2 + 1

∑ i = 1 4 f x i ∆ x = 4

Tranquilo até aqui?

Passo 3

Estimando com extremidades esquerdas, para isso vamos olhar para os valores do extremo esquerdo dos subintervalos de comprimento 2 que variam de 0 até 8 :

x 0 = 0 ,   x 1 = 2 ,   x 2 = 4 ,   x 3 = 6

Dessa forma teremos:

∑ i = 1 4 f x i - 1 ∆ x = 2 f 0 + f 2 + f 4 + f 6

E procurando por esses valores no gráfico, ficamos com:

∑ i = 1 4 f x i - 1 ∆ x = 2 2 + 1 + 2 - 2

∑ i = 1 4 f x i - 1 ∆ x = 6

Show?

Passo 4

Estimando com pontos médios, agora vamos olhar para os valores médios dos subintervalos de comprimento 2 que variam de 0 até 8 :

x 1 - = 1 ,   x 2 - = 3 ,   x 3 - = 5 ,   x 4 - = 7

∑ i = 1 4 f x - i ∆ x = 2 f 1 + f 3 + f 5 + f 7

∑ i = 1 4 f x - i ∆ x ≈ 2 3 + 2 + 1 - 1

∑ i = 1 4 f x - i ∆ x = 10

E aí! Entendeu tudo? Responde Aí!

Resposta

  1. 4
  2. 6
  3. 10
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