Mudança de variável na integral definida

 

Índice

Exemplo 1

Proposição 1

Exemplo 2

Integração por partes (integral definida)

Proposição 2

Exemplo 3

Outras propriedades da integral definida

Propriedade i)

Exemplo 4

Propriedade ii)

Exemplo 5

Propriedade iii)

Exemplo 6

     

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Exemplo 1:

Usando mudança de variável na integral indefinida e o teorema fundamental do cálculo:

t = x2 Þ dt = 2xdx

Usando mudança de variável na integral definida:

t = x2 Þ dt = 2xdx

Dada a integral definida

o procedimento prático para se aplicar mudança de variável é apresentado a seguir

t = g(x) Þ dt = g´(x)dx

x = a Þ t = g(a) e x = b Þ t = g(b)

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Este procedimento é baseado na seguinte proposição

Proposição 1: Sejam J um intervalo e g: [a, b] ® J uma função com derivada contínua e f : J ® R uma função contínua. Então,

Demonstração:

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Exemplo 2:

t = x +1 Þ dt = dx

x = -1 Þ t = 0 e x = 2 Þ t = 3

e tg(q ) = t/3 Þ t =3. tg(q )Þ dt = 3.sec2(q )dq  e

q = arctg(t/3), t = 3 Þ q = arctg(1) = p /4 e t = 0 Þ q = arctg(0) = 0

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Integração por partes (integral definida)

Proposição 2: Se u(x) e v(x) são funções definidas em [a, b] que possuem derivadas integráveis então,

Demonstração.

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Exemplo 3:

u = x Þ du = dx

dv = cos(x) Ü v = sen(x)

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Outras propriedades da integral definida

 

Propriedade i) Se f(x) é uma função par e contínua em [-a, a] então

Demonstração

 

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Exemplo 4

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Propriedade ii) Se f(x) é uma função ímpar e contínua em [-a, a] então

 

Demonstração

 

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Exemplo 5:

 

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Propriedade iii) Se f(x) é uma função contínua em R e

periódica de período T então

para todo a Î R temos

Demonstração

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Exemplo 6:

.

f(x).(cos(x) +sen(3x)) tem período 2p , então

f(x).sen(3x) é função ímpar e f(x)cos(x) é função par , então

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Demonstrações

Demonstração da Proposição 1:

Se F(x) é uma primitiva de f(x), pelo teorema fundamental do cálculo

Pela regra da cadeia,

[F(g(x))]´= F´(g (x)).g´(x) e pelo teorema fundamental do cálculo

Com (*) e (**) fica demonstrada a proposição.

Voltar à proposição 1

Demonstração da Proposição 2:

Voltar à proposição 2

Demonstração da Propriedade i):

t = -x Þ dt = -dx e x = -a Þ t = a, x = 0 Þ t = 0 temos.

Voltar à propriedade i)

Demonstração da Propriedade ii) :

t = -x Þ dt = -dx e x = -a Þ t = a, x = 0 Þ t = 0 temos.

Voltar à propriedade ii)

Demonstração da Propriedade iii):

Vamos mostrar que I2 = - I1

t = x -T Þ dt = dx e x = T Þ t = 0, x = a +T Þ t = a temos.

Como f tem período T, f(t) = f(t + T), Logo

Voltar`a propriedade iii)

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