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Universidade de Braśılia Departamento de Matemática Cálculo 1 Lista de Exerćıcios – Semana 15 Temas abordados : Integração por frações parciais; Comprimento de arco Seções do livro: 8.4; 6.3 1) Se f : [a, b] → R é uma função derivável então o comprimento da curva determinada pelo gráfico de f é dado pela integral L = ∫ b a √ 1 + f ′(x)2dx. Calcule esse comprimento em cada um dos casos abaixo. (a) f(x) = 1 2 (ex + e−x), para x ∈ [0, 2] (b) f(x) = 1 3 (x2 + 2)3/2, para x ∈ [0, 3] (c) f(x) = √ 1− x2, para x ∈ [−1/2, 1/2] 2) Seja C uma curva no plano definida, parametricamente, por (x(t), y(t)), com a ≤ t ≤ b. Suponha que x′ e y′ são funções cont́ınuas que não se anulam simultaneamente em [a, b] e que a curva C é percorrida exatamente uma vez quando t avança de t = a para t = b. Nessas condições, o comprimento de C é dado pela integral definida L = ∫ b a √ x′(t)2 + y′(t)2dt. Calcule esse comprimento em cada um dos casos abaixo. (a) x(t) = r cos(t), y(t) = r sen(t), para 0 ≤ t ≤ 2π e r > 0 (b) x(t) = cos3(t), y(t) = sen3(t), para 0 ≤ t ≤ 2π (c) x(t) = et − t, y(t) = 4et/2, para 0 ≤ t ≤ 3 (d) x(t) = t3, y(t) = 3 2 t2, para 0 ≤ t ≤ √ 3 3) Para cada uma das funções abaixo, determine o formato da sua expressão em frações parciais. Aqui, não é necessário calcular as constantes mas somente apresentar o formato da soma. (a) 3x+ 1 x2 + 3x− 4 (b) 2x+ 5 x3 − 2x2 (c) x8 + 1 x4 + x3 + x2 (d) x4 − 2x2 + 7 x3 + x (e) 2x (9− x2)2 (f) x2 − 3x+ 8 x4 + 10x2 + 25 4) Calcule cada uma das integrais abaixo. (a) ∫ 1 1− x2dx (b) ∫ x+ 4 x2 + 5x− 6dx (d) ∫ x3 x2 + 2x+ 1 dx (f) ∫ 1 (x+ 1)(x2 + 1) dx (g) ∫ ex e2x + 3ex + 2 dx (k) ∫ x3 + 5x2 − 4x− 20 x2 + 3x− 10 dx Lista de Exerćıcios – Semana 15 - Página 1 de 3 5) Calcule cada uma das integrais abaixo. (a) ∫ x x2 + 1 dx (b) ∫ x √ x+ 1dx (c) ∫ x x2 − 2x− 3dx (d) ∫ 4xexdx (e) ∫ 4xex 2 dx (f) ∫ cos(x) sen2(x) + sen(x)− 6dx (g) ∫ 1 x3 − xdx (h) ∫ x cos(5x)dx (i) ∫ ln(cos(x)) sen(x)dx (j) ∫ 2x+ 3 x2(4x+ 1) dx RESPOSTAS 1) (a) e2 + e−2 2 (b) 12 (c) π 3 2) (a) 2πr (b) 6 (c) e3 + 2 (d) 7 3) Nas respostas abaixo, as letras maiúsculas são constantes reais. (a) 3x+ 1 x2 + 3x− 4 = A x− 1 + B x+ 4 (b) 2x+ 5 x3 − 2x2 = A x + B x2 + C x− 2 (c) x8 + 1 x4 + x3 + x2 = A x + B x2 + Cx+D x2 + x+ 1 + (Ex3 + Fx2 +Gx+H) (d) x4 − 2x2 + 7 x3 + x = A x + Bx+ C x2 + 1 + (Dx2 + Ex+ F ) (e) 2x (9− x2)2 = A 3− x + B (3− x)2 + C 3 + x + D (3 + x)2 (f) x2 − 3x+ 8 x4 + 10x2 + 25 = Ax+B x2 + 5 + Cx+D (x2 + 5)2 4) Em todos os itens abaixo K ∈ R é uma constante de integração. (a) 1 2 ln ∣ ∣ ∣ ∣ 1 + x 1− x ∣ ∣ ∣ ∣ +K (b) 5 7 ln |x− 1|+ 2 7 ln |x+ 6|+K (c) 1 2 x2 − 2x+ 1 1 + x + 3 ln |1 + x|+K (d) 1 4 (− ln |x2 + 1|+ 2 ln |1 + x| + 2 arctan(x)) +K (e) ln(ex + 1)− ln(ex + 2) +K (f) 1 2 x(x+ 4) +K Lista de Exerćıcios – Semana 15 - Página 2 de 3 5) Em todos os itens abaixo K ∈ R é uma constante de integração. (a) 1 2 ln(x+1) +K (b) 2 5 (x+ 1)5/2 − 2 3 (x+ 1)3/2 +K (c) 3 4 ln |x− 3|+ 1 4 ln |x+ 1|+K (d) 4xex − 4ex +K (e) 2ex 2 +K (f) 1 5 ln | sen(x)− 2| − 1 5 ln | sen(x) + 3|+K (g) 1 2 ln |x2 − 1| − ln |x|+K (h) x 5 sen(5x) + cos(5x) +K (i) cos(x)− ln(cos(x)) +K (j) −3 x − 10 ln |x|+ 10 ln |1 + 4x|+K Lista de Exerćıcios – Semana 15 - Página 3 de 3