Enunciado

Use a Regra do Ponto Médio com o valor dado n para aproximar a integral. Arredonde cada reposta para quatro casas decimais.

∫ 0 π sec ⁡ x 3 d x ,   n = 6

Passo 1

Nessa questão temos a seguinte função:

f x = sec ⁡ x 3

E queremos encontrar a sua integral indo de x = 0 até x = π usando a Regra do Ponto Médio com 6   subintervalos.

A regra do ponto médio se trata de uma soma de Riemann calculada com valores de x do ponto médio dos subintervalos.

A soma de Riemann para uma função f ( x ) com n subintervalos pode ser definida pelo seguinte somatório:

S = ∑ i = 1 n f x i Δ x

Ela representa a soma das áreas de retângulos que são obtidos a partir da função.

A ideia é basicamente dividir o intervalo em n   subintervalos Δ x igualmente espaçados.

Δ x = x f - x 0 n

Esses Δ x serão as bases dos retângulos.

Para a altura do retângulo, pega-se o valor da função em um ponto x dentro do subintervalo Δ x .

f x i

E aí há três opções.

Escolher um valor da função calculado no x do extremo esquerdo do subintervalo ( x i - 1 ) , do meio do subintervalo ( x i - ) ou do extremo direito do subintervalo ( x i ).

Passo 2

Encontrando o delta:

Δ x = x f - x 0 n

∆ x = π - 0 6 = π 6

Os pontos extremos dos subintervalos são:

x 0 = 0 ; x 1 = π 6 ; x 2 = 2 π 6 ; x 3 = 3 π 6 ; x 4 = 4 π 6 ; x 5 = 5 π 6 ; x 6 = π

Os pontos médios dos subintervalos de comprimento π 6 que variam de 0 até π são portanto:

x 1 - = π 12 ,   x 2 - = 3 π 12 ,   x 3 - = 5 π 12 ,   x 4 - = 7 π 12 ,   x 5 - = 9 π 12 ,   x 6 - = 11 π 12

Passo 3

Pela Regra do Ponto Médio temos:

∫ 0 π sec ⁡ x 3 d x ≈ ∑ i = 1 6 f x - i ∆ x

E esse somatório resulta em:

∑ i = 1 6 f x - i ∆ x = f π 12 Δ x + f 3 π 12 Δ x + f 5 π 12 Δ x + f 7 π 12 Δ x + f 9 π 12 Δ x + f 11 π 12 Δ x

Colocando o Δ x em evidência e substituindo a função f x = sec ⁡ x 3 teremos:

∑ i = 1 6 f x - i ∆ x π 6 sec ⁡ π 36 + sec ⁡ 3 π 36 + sec ⁡ 5 π 36 + sec ⁡ 7 π 36 + sec ⁡ 9 π 36 + sec ⁡ 11 π 36

∑ i = 1 6 f x - i ∆ x ≈ 3.9379

Resposta

3.9379

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Ache a soma de Riemann para a função no intervalo, usando a partição Δ das e os valores de ξ i dados. Faça um esboço do gráfico da função no intervalo dado e mostre os retângulos cujas medidas de área
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