Enunciado

Expresse o limite com uma integral definida . Depois, calcule a integral para determinar o valor do limite. P é uma partição do intervalo dado e os números c k são escolhidos dentro dos subintervalos de P.

Passo 1

Antes de iniciar, devemos lembrar qual a cara de um integral definida por somas de Rieman.

Folhando o livro, encontrei essa definição fresquinha (pra tu não precisar ir procurar lá ne migs!) Toma aí:

lim | | P | | → 0 ⁡   ∑ k = 1 n   f c k   Δ x k =   ∫ a b f x d x

Onde P é uma partição de [ a , b ] .

Agora, vamos olhar para o que nos foi dado:

lim | | P | | → 0 ⁡   ∑ k = 1 n sen ⁡ c k cos ⁡ c k Δ x k  

Onde P é uma partição de [ 0 , π 2 ] .

Consegue fazer uma comparação? Então, pelo o que nos foi dado,

lim | | P | | → 0 ⁡   ∑ k = 1 n sen ⁡ c k cos ⁡ c k Δ x k =   ∫ 0 π 2 sen ⁡ x cos ⁡ x   d x

Agora é só resolver esse babado. Uma má notícia é que esse cara ai dentro não tem uma primitiva tabelada. Isso significa que vamos para as contas... Mano do céu!

Passo 2

Beleza. Vamos tentar identificar alguma forma de resolver esse babado mais facilmente. Pensando nas contas que já fiz, enxergo que esse cara seria mais resolvível se tivesse somente uma variável elevada a uma potência, que é uma das formas que de resolver integral que a gente já conhece né ? Isso nos dá uma ideia! Vamos fazer uma substituição!

Tome u = s e n x ⇒ d u = cos ⁡ x d x

Vamos modificar nosso limite de integração agora.

x = 0   ⇒ u = 0   e   x = π 2 ⇒ u = 1

Então nossa integral fica

∫ 0 π 2 sen ⁡ x cos ⁡ x   d x =   ∫ 0 1 u   d u   = u 2 2 0 1 = 1 2  

Resposta

∫ 0 π 2 sen ⁡ x cos ⁡ x   d x = 1 2

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