Enunciado

Repita o Exercício 47 para a curva y = x 2 + 1 - 1 - x 4 .

Passo 1

Pessoal, nessa questão devemos encontrar a área acima do eixo x para a curva:

y = x 2 + 1 - 1 - x 4

y = 1 x 2 + 1 - x 4

Para isso, vamos usar um software gráfico para encontrar quais são os pontos de interseção dessa curva com o eixo x .

Sabendo esses pontos, vamos chama-los de a e b . Temos que a área delimita pela função e o eixo x pode ser encontrada a partir de:

∫ a b y d x

Aí basta integrar a função e substituir os limites de integração.

Para encontrar a integral da função, vamos usar a propriedade de que a soma/subtração dentro da integral é a soma/subtração de integrais:

∫ f x ± g x d x = ∫ f x d x ± ∫ g x d x

E para encontrar as integrais vamos usar as antiderivadas.

A antiderivada da potência de x é dada por:

x n = x n + 1 n + 1

E também teremos a função:

1 x 2 + 1

Aí, temos que saber qual função que quando derivada resulta nesse cara aí de cima.

Para isso, vamos usar as derivadas das inversas trigonométricas:

Bom, daí dá pra ver que a função que queremos é a o Arcotangente ( t g - 1 ( x ) ).

Passo 2

Através de um software gráfico, temos que o gráfico da função dada é:

Passo 3

Através do gráfico encontrado, temos que a interseção da curva com o eixo x é dada por:

a = - 0,87

E

b = 0,87

Assim, a área pedida é dada por:

A = ∫ - 0,87 0,87 x 2 + 1 - 1 - x 4   d x

Passo 4

Sepando os integrandos para melhor visualização temos:

A = ∫ a b 1 x 2 + 1 d x - ∫ a b x 4 d x

Integrando temos:

A = tan - 1 ⁡ x - x 5 5 b a

A = tan - 1 ⁡ b - tan - 1 ⁡ a   ⁡ - b 5 5 - a 5 5

Passo 5

Substituindo os valores aproximados de a e , b temos que

A = tan - 1 ⁡ 0,87 - tan - 1 ⁡ - 0,87   ⁡ - 0,87 5 5 - - 0,87 5 5

A ≈ 1,23

Resposta

A área aproximada abaixo da curva dada, considerando os extremos

a = - 0,87

e

b = 0,87

é

A = 1,23

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