Matemática, perguntado por viniciusredchil, 11 meses atrás

Considerando f(x)= \sqrt{49-x^2} , calcule:

a) f'(x)

b) 4 \int\limits^7_0 {f(x)} \, dx


Baldério: Essa derivada sai por regra da cadeia e a integral por substituição trigonométrica....

Soluções para a tarefa

Respondido por avengercrawl
2
Olá


\displaystyle \mathsf{y= \sqrt{49-x^2} }

A)

Usando a propriedade de derivação para raiz quadrada: \displaystyle \mathsf{ \frac{u'}{2 \sqrt{u} } }


\displaystyle \mathsf{y'= \frac{-\diagup\!\!\!\!2x}{\diagup\!\!\!\!2 \sqrt{49-x^2} } }\\\\\\\boxed{\mathsf{y'= \frac{-x}{ \sqrt{49-x^2} } }}



B)

\displaystyle \mathsf{4 \int\limits^7_0 { \sqrt{49-x^2} } \, dx }


Integrando pelo método da substituição trigonométrica

\mathsf{ \sqrt{a-x^2} \qquad\Longrightarrow \qquad x=a\cdot sin\theta\qquad\Longrightarrow \qquad dx=a\cdot cos\theta}

\displaystyle \mathsf{4 \int\limits^7_0 { \sqrt{49-(7\cdot sen\theta)^2} } ~\cdot ~7cos\theta d\theta }\\\\\\\\\mathsf{4 \int\limits^7_0 { \sqrt{49-49sen^2\theta} } ~\cdot ~7cos\theta d\theta }\\\\\\\\\mathsf{4 \int\limits^7_0 { \sqrt{49\cdot (1- sen^2\theta}) } ~\cdot ~7cos\theta d\theta }\\\\\\\mathsf{4 \int\limits^7_0 { \sqrt{49}\cdot \sqrt{1- sen^2\theta} } ~\cdot ~7cos\theta d\theta }\\\\\\\text{Usando da identidate trigonometrica}\\\\\mathsf{sen^2x+cos^2x=1}\\\\\text{Isolando o cosseno}


\displaystyle \mathsf{cos^2x=1-sen^2x}\\\\\text{Substituindo na integral}\\\\\\\mathsf{4 \int\limits^7_0 { 7\cdot \sqrt{cos^2\theta} } ~\cdot ~7cos\theta d\theta }\\\\\\\mathsf{4\cdot 7\cdot 7 \int\limits^7_0 { cos\theta } ~\cdot ~cos\theta d\theta }\\\\\\\mathsf{196\int\limits^7_0 {cos^2\theta d\theta}}\\\\\\\text{Usando outra identidade trigonometrica:}\\\\\\\mathsf{cos^2x= \frac{1+cos(2x)}{2} }\\\\\\\text{Substituindo}\\\\\\\mathsf{196\int\limits^7_0 {\frac{1+cos(2\theta)}{2} d\theta}}


\displaystyle \mathsf{ \frac{196}{2} \int\limits^7_0 {1+cos(2\theta) d\theta}}\\\\\\\mathsf{98 \int\limits^7_0 {1+cos(2\theta) d\theta}\qquad\qquad\qquad \qquad \qquad \boxed{\int cos(\alpha x)dx= \frac{sen(\alpha x)}{\alpha} }}\\\\\\\mathsf{98\left(\theta +} \frac{sen(2\theta)}{2}\right)


Não podemos substituir os limites inferiores e superioes da integral, pois não estamos na variável original.
Então temos que voltar para variável x.

No inicio fizemos a substituição

x = a senθ
a = 7
x = 7 senθ


\displaystyle \mathsf{sen\theta= \frac{x}{7} }\\\\\\\boxed{\mathsf{\theta= arcsen\left( \frac{x}{7} \right)}}


Substituindo no resultado que chegamos.

 \displaystyle \mathsf{98\left [ arcsen\left( \frac{x}{7} \right) +} \frac{1}{2}\cdot sen \left(2arcsen\left( \frac{x}{7} \right)\right)\right]


Agora podemos substituir os limites.

\displaystyle \mathsf{\left(98\left [ arcsen\left( \frac{x}{7} \right) +} \frac{1}{2}\cdot sen \left(2arcsen\left( \frac{x}{7} \right)\right)\right]\right)\bigg|^7_0

\displaystyle \mathsf{98\left [ arcsen\left( \frac{7}{7} \right) +} \frac{1}{2}\cdot sen \left(2arcsen\left( \frac{7}{7} \right)\right)\right]~-~0

\displaystyle \mathsf{98\left [\underbrace{ arcsen\left( 1 \right)}_{= \frac{\pi}{2} } +} \underbrace{\frac{1}{2}\cdot sen \left(2arcsen\left( 1 \right)\right)}_{=0}\right]

\displaystyle \mathsf{98\cdot  \frac{\pi}{2} }\\\\\\\boxed{\mathsf{49\pi}}




Dúvidas? Deixe nos comentários.




\mathsf{AvengerCrawl\left(\smile \!\!\!\!\!\!\!^{'~'}\right)}

viniciusredchil: Ótima resposta! Obrigado! =)
avengercrawl: Obrigado! Disponha :)
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