Enunciado

Esboce a região delimitada pelas curvas indicadas e encontre sua área.

y = x 4 , y = 2 - x

Passo 1

Entender como esse gráfico se comporta é o primeiro passo de tudo! . Bom, a função y = x 4 tem o formato beeem parecido com o da função y = x 2 , que é uma parábola, né?

Já a função y = 2 - x são duas retas: y = 2 - x ,       x ≥ 0 y = 2 + x ,       x < 0

Passo 2

Agora, fazendo a interseção entre as funções, temos dois casos:

Primeiro caso é quando x ≥ 0 :

x 4 = 2 - x

x 4 + x - 2 = 0

Me perdoooa, mas vamos precisar fazer umas mágicas que os matemáticos fazem. Vamos fazer aparecer um - x 2 (pra tentar usar a diferença de quadrados, lembra? a 2 - b 2 = a + b a - b ). Então a gente fez aparecer o negativo, então tem que ter também o positivo pra não alterar a equação.

x 4 - x 2 + x 2 + x - 2 = 0

x 2 x 2 - 1 + x 2 + x - 2 = 0

x 2 x + 1 x - 1 + x 2 + x - 2 = 0

Agora repara na segunda parte ( x 2 + x - 2 )... Essa é uma equação de segundo grau, então conseguimos achar as raízes: (calmaa que queremos só achar as raízes pra poder escrever da forma x - x ' x - x ' ' )

x 2 + x - 2 = 0

Usando Bhaskara mesmo:

x = - 1 ± - 1 2 - 4 1 - 2 2 1

x ' = 1

x ' ' = - 2

Então podemos reescrever:

x 2 + x - 2 = x - 1 x + 2

Voltando lá pra equação:

x 2 x + 1 x - 1 + x - 1 x - 2 = 0

Colocando o x - 1 em evidência:

x - 1 x 2 x - 1 + x - 2 = 0

Então temos ou:

x - 1 = 0

x = 1

(Que é o nosso ponto de interseção mesmo. Temos spoiler no gráfico).

Ou:

x 2 x + 1 + x + 2 = 0

Maaaass repara que o pra essa equação dar zero o x teria que ser negativo e não interessa a gente, pois estamos no caso em que x ≥ 0 .

Passo 3

Para o segundo caso que é quando x < 0 :

x 4 = 2 + x

x 4 - x - 2 = 0

Vamos fazer a mesma ladainha. Fazendo aparecer - x 2 :

x 4 - x 2 + x 2 - x - 2 = 0

x 2 x 2 - 1 + x 2 - x - 2 = 0

x 2 x + 1 x - 1 + x + 1 x - 2 = 0

x + 1 x 2 x - 1 + x - 2 = 0

Então:

x + 1 = 0

x = - 1

E não queremos x 2 x - 1 + x - 2 = 0 porque o x deveria ser maior que zero, maas estamos no caso em que x < 0 .

Então temos que os pontos de interseção são:

x = - 1

x = 1

E esse vai ser nosso intervalo de integração:

- 1 ≤ x ≤ 1

Passo 4

Organizando a integral, temos:

A = ∫ - 1 1 2 - x - x 4 d x

Tem um bendito módulo dentro da integral... E agora, José???

Não piraa... A gente só vai precisar dividir em dois casos também. (dividir em duas integrais e atenção nos intervalos de integração, ok?

A = ∫ - 1 0 2 + x - x 4 d x + ∫ 0 1 2 - x - x 4 d x

Resolvendo...

A = 2 x + x 2 2 - x 5 5 - 1 0 + 2 x - x 2 2 - x 5 5 0 1

A = - 2 - 1 + - 1 2 2 - - 1 5 5 + 2 1 - 1 2 2 - 1 5 5

A = - - 2 + 1 2 + 1 5 + 2 - 1 2 - 1 5

A = 2 - 1 2 - 1 5 + 2 - 1 2 - 1 5

Então, isso resultará em:

A = 13 5

Prontinho!!

Resposta

A = 13 5

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