Enunciado

  1. Encontre a área da região englobada pela parábola y = 2 x - x 2 e o eixo x .
  2. Encontre o valor de m de tal forma que a reta y = m x divida a região de (a) em duas regiões de mesma área.

Passo 1

(a)Para encontrar a região englobada por curvas, precisamos analisar a região dada e montar a integral:

A = ∫ a b f m a i o r - f m e n o r d x

Ou

A = ∫ c d g m a i o r - g m e n o r d y

E calculá-la. Vamos lá!

Passo 2

Essa é a nossa região:

Vemos que ela está limitada superiormente pela parábola e inferiormente pela reta. A gente só precisa calcular:

A = ∫ a b 2 x - x 2 d x

Os extremos de integração são as raízes da parábola:

2 x - x 2 = 0 ∴ x 2 - x = 0

x 1 = 0 ,   x 2 = 2

Nossa integral fica assim:

A = ∫ 0 2 2 x - x 2 d x

Passo 3

Agora é só calcular:

A = ∫ 0 2 2 x - x 2 d x

A = 4 - 8 3 = 4 3

Passo 4

(b) O pulo do gato aqui é perceber que se y = m x divide a área da região entre y = 0 e y = 2 x - x 2 em duas regiões iguais, podemos dizer que a área entre y = m x e y = 2 x - x 2 é igual a A 2 . Vamos lá!

Passo 5

A nossa região tem essa nova carinha:

Nossa região é limitada por cima pela parábola e por baixo pela reta.

Para achar os extremos de integração, precisamos da interseção entre os dois gráficos:

y = 2 x - x 2 ,   y = m x

2 x - x 2 = m x ∴ 2 x - m x - x 2 = 0 ∴ x 2 - m - x = 0

x 1 = 0 ,   x 2 = 2 - m

A integral, que a gente sabe que dá A 2 , fica assim:

A 2 = ∫ 0 2 - m 2 x - x 2 - m x d x

Passo 6

Agora é só abrir essa integral e substituir o valor de A = 4 3 para achar m :

2 3 = - x 3 3 + 2 - m 2 x 2 ​ 0 2 - m = - 2 - m 3 3 + 2 - m 3 2 = 2 - m 3 6

Isolando m :

m = 2 - 4 1 3

Resposta

(a) A = 4 3

(b) m = 2 - 4 1 3  

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