Enunciado
Cálculo - Cálculo - 12ª Edição - Maurice D. Weir e Joel Hass (George B. Thomas)- Ed: 12º - Capítulo 5.3 - Ex. 22
Esboce o gráfico do integrando e use áreas para calcular a integral
Passo 1
A integral da nossa questão será resolvida através da associação com a área entre a nossa curva e o eixo X. Precisamos então esclarecer alguns pontos para que possamos resolvê-la. Eles são: os limites do eixo X e qual o comportamento da nossa função neste intervalo.
Passo 2
Vamos começar por determinar o intervalo de análise. O intervalo será dado por , em que é o limite inferior da nossa integral e o limite superior. Desta forma, temos:
Passo 3
Vamos obter agora o gráfico da nossa função. Portanto, temos:
Em destaque temos a área da região que devemos calcular. Ela pode ser dividida em duas áreas: um retângulo de vértices , , e . Já a parte superior corresponde a um semicírculo de raio igual a 1 e centro no ponto . Poderíamos ter percebido que o mesmo corresponde a um semicírculo se fizermos a uma translação vertical da função em uma unidade para cima. Como a função representa um semicírculo superior de raio 1 e centrado na origem, após fazermos a translação, obteremos a nossa função que queremos integras! E agora? Fica fácil de visualizar se utilizarmos assuntos aprendidos aqui antes, né?
Passo 4
Como o nosso retângulo possui lado base igual a e altura igual a , a sua área é dada por:
Já o nosso semicírculo de raio possui a seguinte área:
Desta forma, a área total é:
Consequentemente,