Enunciado

Use as propriedades das integrais, junto com os exercícios 27 e 28 , para demonstrar a desigualdade.

∫ 1 3 x 4 + 1   d x ≥ 26 3

Passo 1

Vamos demonstrar essa desigualdade usando algumas propriedades das integrais:

Do exercício 27 temos:

∫ a b x ⋅ d x = b 2 - a 2 2

E do exercício 28:

∫ a b x 2 ⋅ d x = b 3 - a 3 3

E é usando essas propriedades que devemos provar que:

∫ 1 3 x 4 + 1   d x ≥ 26 3

Outra propriedade das integrais nos diz que se temos duas funções, f e g , onde temos que f x ≥ g x , então, a integral delas será:

∫ a b f x   d x ≥ ∫ a b g x   d x

Ou seja, se uma função para um mesmo valor é maior que a outra, a integral dela também será maior que a integral da outra.

Para ficar mais claro, se temos z ,   y e 5 e temos a seguinte condição:

z ≥ y

Mas

y = 5

Então temos:

z ≥ 5

Sacou?

Então chamarmos x 4 + 1 como f x , e g x = x 4 = x 2 , ficamos com:

∫ 1 3 x 4 + 1   d x ≥ ∫ 1 3 x 2   d x

Concorda que para um mesmo valor de x , x 4 + 1 é maior que x 2 ?

É com isso que vamos trabalhar.

Calma, que você vai entender!

Passo 2

Vamos trabalhar com o que foi provado no exercício 28 .

∫ a b x 2 ⋅ d x = b 3 - a 3 3

Temos uma função igual a essa:

g x = x 2

Então vamos integrá-la:

G x = ∫ 1 3 x 2 ⋅ d x = 3 3 - 1 3 3

Note que b = 3 e a = 1 .

G x = ∫ 1 3 x 2 ⋅ d x = 27 - 1 3 = 26 3

Passo 3

Agora vamos voltar para nossa desigualdade:

f x ≥ g ( x )

∫ 1 3 x 4 + 1   d x ≥ ∫ 1 3 x 2   d x

Como os limites das duas integrais são os mesmos, ou seja, estamos analisando as duas funções para um mesmo intervalo de x , [ 1,3 ] . Assim:

∫ 1 3 x 4 + 1   d x ≥ ∫ 1 3 x 2   d x = 26 3

Temos enfim:

∫ 1 3 x 4 + 1   d x ≥ 26 3

E assim a desigualdade é demonstrada.

Resposta

Demonstração

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Esboce o gráfico do integrando e use áreas para calcular a integral ∫ 1 / 2 3 / 2 - 2 x + 4d x
Esboce o gráfico do integrando e use áreas para calcular a integral ∫ - 2 1 xd x