Enunciado

a) Se f for contínua em a , b ,   mostre que

∫ a b   f x d x     ≤ ∫ a b |   f x | d x    

b) Use o resultado da parte a) para mostrar que

∫ 0 π 2   f x sen ⁡ x d x     ≤ ∫ 0 π 2   f x   d x      

Passo 1

Fala aí, tudo certinho com você?

Bom, essa questão possui dois itens pra gente responder. No item a) precisaremos mostrar que:

∫ a b   f x d x     ≤ ∫ a b |   f x | d x    

e f for contínua em a , b .

Para isso, teremos que analisar a propriedade do modulo da integral.

Já no item b) teremos que usar o resultado da parte a) para mostrar que

∫ 0 π 2   f x sen ⁡ x d x     ≤ ∫ 0 π 2   f x   d x

Passo 2

Resolvendo o item a)

Aqui queremos analisar a propriedade do modulo da integral.

Como aqui f   é continua no intervalo a , b e as funções f   e   - f são contínuas no intervalo a , b

Vamos usar a dica, certo? Pois precisamos manipular as propriedades de modulo para conseguirmos provar o que a alternativa nos pede.

Passo 3

Como

- f x ≤ f x ≤   f x

Passando a integral em todos os termos,

∫ a b - f x   d x     ≤   ∫ a b   f x d x     ≤   ∫ a b   |   f x | d x    

Perceba que

∫ a b - f x   d x     =   -   ∫ a b f x   d x    

Ou seja, temos

- ∫ a b f x   d x   ≤   ∫ a b   f x d x     ≤   ∫ a b   |   f x | d x    

Vamos usar a propriedade, a < b ⇔   - b < a < b . Estamos com o lado direito do ⇔ .   Daí, pondo pro lado esquerdo,

  ∫ a b   f x d x     ≤   ∫ a b   |   f x | d x    

Passo 4

Vamos resolver o item b), que basicamente iremos aplicar a propriedade

Pelo item a),

∫ 0 π 2   f x sen ⁡ x   d x     ≤   ∫ 0 π 2 |   f x   sen ⁡ x |   d x    

Usando que a ⋅ b = a ⋅ b ,

∫ 0 π 2 |   f x   sen ⁡ x |   d x     =   ∫ 0 π 2   f x ⋅ sen ⁡ x   d x    

E, lembrando que     s e n   x ≤ 1 ,   temos que

∫ 0 π 2   f x ⋅ sen ⁡ x   d x       ≤     ∫ 0 π 2   f x   d x      

Logo,

∫ 0 π 2   f x sen ⁡ x d x     ≤ ∫ 0 π 2   f x   d x      

Resposta

a) Veja a demonstração

b) Veja a demonstração

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