Matemática, perguntado por Usuário anônimo, 1 ano atrás

Me ajudem com essa integral
 \int\limits^3_0 {(x+2) \sqrt{x+1} } \, dx

Soluções para a tarefa

Respondido por aflaviag
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Resolução em anexo. Caso não entenda, só perguntar.


Anexos:

Usuário anônimo: Só não entendi o por que da integral definida passar de 0 a 3 para 1 a 4. Nunca tinha visto esse conceito
Usuário anônimo: E também as duas ultimas linhas... Se puder me explicar. Grata
aflaviag: Desculpe a demora. Então, seguinte, você tá substituindo o x por uma variável U tal que u = x+1. Quando você vai trocar a integral pra variável u, você tem novamente que analisar os limites de integração. Ou seja, quando x tende a 0, o U vai tender a 1, já que u = x+1 = 0+1 = 1. O mesmo pro 3, u = x+1 = 3+1 = 4.
aflaviag: Na penúltima linha eu resolvi a integral propriamente dita. A integral da soma é a soma das integrais. Então eu dividi em integral de 1 a 4 de u^5/2 + integral de 1 a 4 de u^1/2. Daí são integrais básicas, você aumenta uma unidade no expoente e divide pelo valor do novo expoente. Só que isso seria a integral indefinida.
aflaviag: Então o resultado da integral está aplicado de 1 a 4. E na última linha eu apliquei o teorema fundamental do cálculo (parte I) sendo que a integral definida é o resultado da integral aplicada no número de cima menos a integral aplicada no número de baixo. Aí eu peguei o resultado da integral, substituí u por 4, deu 272/15, menos o resultado com u=1, que deu 16/15, totalizando 256/15.
Respondido por Lukyo
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Calcular a integral definida:

     \displaystyle\int_0^3 (x+2)\sqrt{x+1}\,dx


Faça uma substituição:

     \sqrt{x+1}=u\quad\Rightarrow\quad\left\{\! \begin{array}{l} x+1=u^2\quad\Rightarrow \quad x=u^2-1\\\\ dx=2u\,du \end{array} \right.


Novos limites de integração em  u:

     \begin{array}{lcl} \textsf{Quando~~}x=0&\quad\Rightarrow\quad&u=\sqrt{0+1}\\\\ &&u=\sqrt{1}\\\\ &&u=1 \end{array}


     \begin{array}{lcl} \textsf{Quando~~}x=3&\quad\Rightarrow\quad&u=\sqrt{3+1}\\\\ &&u=\sqrt{4}\\\\ &&u=2 \end{array}


Substituindo tudo, a integral fica

      \displaystyle=\int_1^2 \big((u^2-1)+2\big)\cdot u\cdot 2u\,du\\\\\\ =2\int_1^2 (u^2+1)\cdot u^2\,du\\\\\\ =2\int_1^2 (u^2\cdot u^2+1\cdot u^2)\,du\\\\\\ =2\int_1^2 (u^4+u^2)\,du

     =2\cdot \left(\dfrac{u^{4+1}}{4+1}+\dfrac{u^{2+1}}{2+1}\right)\!\bigg|_1^2\\\\\\ =2\cdot \left(\dfrac{u^5}{5}+\dfrac{u^3}{3}\right)\!\bigg|_1^2\\\\\\ =2\cdot \left(\dfrac{2^5}{5}+\dfrac{2^3}{3}\right)-2\cdot \left(\dfrac{1^5}{5}+\dfrac{1^3}{3}\right)\\\\\\ =2\cdot \left(\dfrac{32}{5}+\dfrac{8}{3}\right)-2\cdot \left(\dfrac{1}{5}+\dfrac{1}{3}\right)

     =2\cdot \left(\dfrac{96}{15}+\dfrac{40}{15}\right)-2\cdot \left(\dfrac{3}{15}+\dfrac{5}{15}\right)\\\\\\ =2\cdot \dfrac{136}{15}-2\cdot \dfrac{8}{15}\\\\\\ =\dfrac{272}{15}-\dfrac{16}{15}

     =\dfrac{256}{15}\quad\longleftarrow\quad\textsf{resposta.}
     

Bons estudos! :-)

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