Enunciado

Use as propriedades das integrais para verificar a desigualdade sem calcular as integrais.

∫ 0 1 1 + x 2 d x ≤ ∫ 0 1 1 + x d x

Passo 1

Bom galera, nessa questão queremos provar que:

∫ 0 1 1 + x 2 d x ≤ ∫ 0 1 1 + x d x

Para isso, vamos chamar de f x = 1 + x 2 e g x = 1 + x .

E o nosso intervalo de integração está entre 0 e 1 .

Nesse intervalo, temos que x 2 ≤ x .

(Geralmente, x 2 é maior que x , mas para - 1 ≤ x ≤ 1 , o que ocorre é o contrário, x 2 é menor que x !)

Logo, no intervalo de integração, podemos dizer que:

x 2 ≤ x

E que

1 + x 2 ≤ 1 + x

E isso é válido para a raiz também, logo:

1 + x 2 ≤ 1 + x

Válido para 0 < x < 1 !

Portanto, podemos dizer que:

f x ≤ g x

Passo 2

Por definição, se f x ≤ g x , em a ≤ x ≤ b , então ∫ a b f x d x ≥ ∫ a b g x d x .

Logo:

∫ 0 1 f x d x ≤ ∫ 0 1 g x d x

∫ 0 1 1 + x 2 d x ≤ ∫ 0 1 1 + x d x

Assim, vemos que a desigualdade do problema é incoerente com a propriedade das integrais.

Resposta

A desigualdade é verdadeira.

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Exercícios de Livros Relacionados

Use as propriedades das integrais, junto com os exercícios 27 e 28 , para demonstrar a desigualdade. ∫ 0 π 2 x sen ⁡ xd x ≤ π 2 8
Demonstre a propriedade 3 das integrais.
Expresse o limite como uma integral definida.underset(n - oo)(lim) (1)/(n) sum_(i = 1)^n (1)/(1 + ((i)/(n))^2)
Expresse o limite como uma integral definida.underset(n - oo)(lim) sum_(i = 1)^n (i^4)/(n^5)
Encontre ∫ 1 2 x - 2 d x . Sugestão: Escolha x i * como a média geométrica de x i - 1 e x i (isto é, x i * = x i - 1 x i ) e use a identidade 1 m m + 1 = 1 m - 1 m + 1