Enunciado

Nas partes (a)–(d), seja f ( x )   =   1   +   ( 1 / x ) .

(a) Encontre a média aritmética dos valores f 6 5 ,   f 7 5 ,   f 8 5 ,   f 9 5 e f ( 2 ) .

(b) Encontre a média aritmética dos valores f ( 1,1 ) ,   f ( 1,2 ) ,     f ( 1,3 ) , … ,   f ( 2 ) .

(c) Encontre o valor médio de f em [ 1 ,   2 ] .

(d) Explique por que a resposta em (c) é maior do que as respostas em (a) e (b).

Passo 1

(a) Só substituir os valores na expressão da função e dividir por 5 :

M 1 = 1 5 1 + 5 6 + 1 + 5 7 + 1 + 5 8 + 1 + 5 9 + 1 + 1 2 ≈ 1,6453

Passo 2

(b) Sabendo que f x = 1 + 1 x . Como temos 10 termos, somamos todos os valores de f e dividimos por 10 :

M 2 = 1 10 f 1,1 + f 1,2 + f 1,3 + f 1,4 + … + f 1,9 + f 2 ≈ 1,6687

Passo 3

(c) Só usar a fórmulinha:

f m = 1 b - a ∫ a b f ( x ) d x = 1 2 - 1 ∫ 1 2 1 + 1 x d x = x + ln ⁡ x   | 2 1

f m = 1 + ln ⁡ 2 ≈ 1,6931

Passo 4

(d) Sabemos que o valor médio de uma função pode ser encontrado pela fórmula:

f m = 1 b - a ∫ a b f ( x ) d x

Podemos interpretar que a letra (a) e a letra (b), usaram essa fórmula, mas em vez de calcular exatamente a integral:

∫ a b f ( x ) d x

usaram a aproximação numérica da área do gráfico pela extremidade direita:

∫ a b f ( x ) d x = b - a n f x 1 + f x 2 + … + f x n

Para n = 5 e n = 10 . Quando usamos essa aproximação em intervalos onde a função é descrescente (como no nosso caso), o resultado encontrado subestima o valor da integral.

Por isso a integral exata resultou num valor maior.

Resposta

(a)   1,6453

(b) 1,6687

(c) 1,6931

(d) Interpretando que nessas letras foi usada a aproximação de integrais pela extremidade direita, entendemos que o valor achado em (c) foi maior porque a aproximação usada subestima o valor da integral.

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

54. Uma pedra é atirada para baixo com uma velocidade inicial de v 0 m/s. Despreze a resistência do ar. (a) Mostre que se v m/s for a velocidade da pedra após cair s m, então v = v 0 2 + 2 g s . (b) A
Calcule o valor médio da função temperatura: f x = 37 s e n 2 π 365 x - 101 + 25 para um ano de 365 dias. (Veja o Exercício 98 da Seção 3.6.) Essa é uma forma de estimar a temperatura média anual do a
Suponha que f é contínua em [a , b] . Prove int_a^b [f ( x )]^2 d x = 0 ⟺ f ( x ) = 0 e m [a , b]
Suponha f ( x ) ≥0 e intengrável em a , b . A afirmação " ∫ a b f ( x ) d x = 0⟹f ( x ) = 0e ma , b " é falsa ou verdadeira? Justifique.
Nos Exercícios de 28 a 32, use o teorema do Exercício 26 para provar a desigualdade.27. ∫ 0 4 xd x x 3 + 2∫ 0 4 xd x