Enunciado

Use o resultado do Exercício 27 e o fato de que ∫ 0 π / 2 cos ⁡ x . d x = 1 (do Exercício 29 na Seção 5.1), com as propriedades das integrais, para calcular ∫ 0 π / 2 ( 2 cos ⁡ x - 5 x ) . d x .

Passo 1

Bom,

Nessa questão queremos calcular a seguinte integral que é:

∫ 0 π / 2 ( 2 cos ⁡ x - 5 x ) . d x

E podemos usar do fato que:

∫ 0 π / 2 cos ⁡ x . d x = 1

Para resolver vamos tentar usar propriedades de integrais, tais como:

A integral da soma/subtração é a soma/subtração de integrais.

∫ a b f x ± g x d x =   ∫ a b f x d x ± ∫ a b g x d x

Também vamos usar que uma constante multiplicando a função dentro da integral pode sair da integral:

∫ a b c f x d x = c ∫ a b f x d x

E para calcular a integral da potência de x faremos que:

∫ a b x n d x = x n + 1 n + 1   | b a

Como o resultado varia do limite inferior até o superior, teremos portanto:

∫ a b x n d x = b n + 1 n + 1 - a n + 1 n + 1

Passo 2

Antes de começar vamos separar os termos, de acordo com a propriedade da subtração, ok?

Então:

I = ∫ 0 π 2 ( 2 cos ⁡ x - 5 x ) . d x

I = ∫ 0 π / 2 2 cos ⁡ x . d x - ∫ 0 π / 2 5 x . d x

Usando a propriedade da constante, teremos que tudo que é constante sai da integral:

I = 2 ∫ 0 π / 2 cos ⁡ x . d x - 5 ∫ 0 π / 2 x . d x

Passo 3

Já sabemos que:

∫ 0 π / 2 cos ⁡ x . d x = 1

Agora para o outro termo, teremos:

∫ 0 π / 2 x . d x = x 2 2 | π / 2 0

Substituindo:

I = 2 ∫ 0 π 2 cos ⁡ x . d x - 5 ∫ 0 π 2 x . d x

I = 2 1 - - 5 x 2 2 | π / 2 0

Agora substituindo os intervalos da integral, temos:

I = 2 . 1 - 5 .   π 2 2 - 0 ² 2

I = 2 - 5 .   π 2 8

I = 2 - 5 π 2 8

Resposta

∫ 0 π / 2 ( 2 cos ⁡ x - 5 x ) . d x = 2 - 5 π 2 8

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