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Cálculo Numérico

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O estudo dos métodos de integração é importante no uso das ferramentas do cálculo por nos possibilitar a encontrar uma função primitiva F(x) de uma certa função f(x). Além do método da substituição, outra técnica de integração importante é o da integração por partes, na qual tomamos uma função e a separamos em duas partes para acharmos sua integral indefinida.
Considerando f(x) = u e g(x) = v, de forma que f’(x)dx = du e g’(x)dx = dv e de acordo com seus conhecimentos sobre as técnicas de integração, analise as afirmativas a seguir.
I. A Regra de Substituição para a integração corresponde à Regra da Cadeia para a derivação.
II. Integrar por partes significa fazer a integral de u.dv igual a uv menos a integral de v.du.
III. A técnica da integração por partes corresponde à Regra do Quociente para a derivação.
IV. Assim como na derivação, existem regras que sempre garantem a obtenção da integral indefinida de uma função.
1. I, e IV.
2. I, II e III.
3. II e IV.
4. Correta: I e II.
5. II e III.

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Vamos analisar cada uma das afirmativas sobre os métodos de integração: I. A Regra de Substituição para a integração corresponde à Regra da Cadeia para a derivação. É verdadeira. A Regra de Substituição é, de fato, análoga à Regra da Cadeia, pois ambas envolvem a manipulação de funções compostas. II. Integrar por partes significa fazer a integral de u.dv igual a uv menos a integral de v.du. É verdadeira. Esta é a definição correta da técnica de integração por partes, que é baseada na fórmula \( \int u \, dv = uv - \int v \, du \). III. A técnica da integração por partes corresponde à Regra do Quociente para a derivação. É falsa. A Regra do Quociente é uma técnica diferente que se aplica à derivação de uma função que é o quociente de duas funções, e não está relacionada diretamente à integração por partes. IV. Assim como na derivação, existem regras que sempre garantem a obtenção da integral indefinida de uma função. É falsa. Embora existam muitas regras e técnicas para encontrar integrais, não há uma regra única que garanta a obtenção da integral indefinida para todas as funções. Agora, vamos verificar as alternativas: 1. I e IV. (I é verdadeira, IV é falsa) 2. I, II e III. (I e II são verdadeiras, III é falsa) 3. II e IV. (II é verdadeira, IV é falsa) 4. Correta: I e II. (I e II são verdadeiras) 5. II e III. (II é verdadeira, III é falsa) A alternativa correta que apresenta as afirmativas verdadeiras é a 4. Correta: I e II.

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A integral definida possui diversas interpretações geométricas importantes. A mais simples é a da integral de uma função definida em um intervalo, que nos dá o valor da área da região sob a curva. Os intervalos de integração da integral definida podem ser manipulados para a resolução dessas integrais de outras maneiras.
De acordo com as definições e propriedades do cálculo da integral definida e com seus conhecimentos acerca dos diversos métodos de integração, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeiras e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) A área delimitada pela curva f(x) = 1/x, o eixo x e as retas x = 1 e x = e² vale 2.
II. ( ) Mesmo que a função não seja convergente, é possível calcular sua área dividindo o intervalo em subintervalos.
III. ( ) A área delimitada pela curva h(x) = 2/x, o eixo x e as retas x = 1 e x = e² vale 2.
IV. ( ) A força em um deslocamento de 100m é dada por f(x) = x - 50. Sabendo que o trabalho dessa força é dado pela integral da força vezes o deslocamento, pode-se dizer que o trabalho dessa força é nulo para esse deslocamento.
1. Correta: V, F, F, V.
2. V, V, F, F.
3. F, V, F, V.
4. V, F, F, F.
5. F, F, V, F.

Algumas funções algébricas requerem substituições especiais para a resolução analítica de sua integral. Utiliza-se o recurso de substituição para conseguir evidenciar algum termo que possua integração mais simples, e isso ocorre, por exemplo, em integrais de funções com raízes, nas quais nos valemos, muitas das vezes, de identidades trigonométricas.
Dessa forma, considerando as funções f(x) = √(x²-4) e g(x) = 1/√(x²+4) e também seus conhecimentos sobre o método da integração por substituições trigonométricas desses tipos de funções, é correto afirmar que:
1. ambas as funções possuem o argumento de sua expressão trigonométrica correspondente restrito no intervalo [0, pi/2[ ou [pi, 3pi/2].
2. ambas as funções possuem o argumento de sua expressão trigonométrica correspondente restrito no intervalo [-pi/2, pi/2].
3. ambas as funções possuem como domínio o conjunto dos números reais.
4. f(x) requer substituição x = asec(w) e g(x) requer substituição x = asen(w).
5. Correta: f(x) requer substituição x = asec(w) e g(x) requer substituição x = atg(w).

O método da integração de funções racionais por frações parciais possui fundamental importância no que diz respeito à integração de funções mais complexas em relação às habituais, que aparecem em tabelas de integração. Esse método consiste em reescrever a função como a soma de frações cujos denominadores são fatores do denominador original e, apenas após isso, realizar a integração de fato.
Considerando essas informações e seus conhecimentos sobre a técnica de integração por frações parciais, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. A integral de f(x) = (x²+x)/(x-1) é igual a x²/2 + 2x + 2ln|x-1| + C, e pode ser calculada pelo método da integração de frações parciais.
II. Separamos f(x) = (x²+x)/(x-1) como f(x) = x²/(x-1) + x/(x+1), e depois fazemos essas divisões polinomiais, obtendo f(x) = x + 1 + 1/(x-1) + 1 + 1/(x-1) = x + 2 + 2/(x-1), para então integrar utilizando a regra da integral da soma de vários termos.
1. Incorreta:A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
2. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
3. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
4. As asserções I e II são proposições falsas.
5. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.

Os conhecimentos acerca dos métodos de integração são essenciais para os estudantes de Cálculo Integral. Esses métodos possibilitam a reescrita de algumas integrais que, sem eles, não seriam resolvidas. Um dos métodos importantes de integração é o método conhecido como frações parciais.
Tendo em vista o método supracitado, analise os procedimentos a seguir e ordene as etapas de acordo com a sequência na qual devem ser efetuados os passos para a utilização desse método de integração:
( ) Fragmentar a integral inicial em outras integrais solúveis e efetuar os cálculos dessas integrais.
( ) Reescrever o denominador da função racional em fatoração polinomial.
( ) Substituir os valores nas integrais.
( ) Fragmentar a fração racional em outras frações.
( ) Encontrar os numeradores de cada uma dessas frações.
1. 3, 4, 2, 1, 5.
2. Incorreta: 2, 4, 1, 5, 3.
3. 2, 1, 3, 4, 5.
4. 5, 1, 4, 2, 3.
5. 5, 2, 3, 4, 1.

As integrais são instrumentos matemáticos valiosos para o cálculo de áreas, volumes e comprimentos de arcos de funções. Para o cálculo de áreas entre curvas, especificamente, elas podem ser manipuladas com somas e subtrações para a determinação de uma área de interesse.
Considere o cálculo da seguinte área, definida por uma reta e uma parábola: Com base no seu conhecimento acerca do cálculo de áreas entre curvas por meio de integrais e do entendimento acerca de funções quadráticas e lineares, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) A área hachurada na figura pode ser calculada pela fórmula da área de um triângulo, (base*altura)/2, que resultaria em 3/2.
II. ( ) As funções referentes a essa representação são y= x²+1 e y= 2.
III. ( ) A área hachurada na figura pode ser encontrada resolvendo as seguintes integrais:
IV. ( ) É possível a determinação dessa área hachurada com apenas uma integral.
1. V, F, V, F.
2. V, F, F, V.
3. F, F, V, V.
4. Correta: F, V, V, F.
5. F, V, F, F.

Os métodos de integração auxiliam na resolução de integrais não triviais, ou seja, auxiliam na resolução daqueles que não podem ser facilmente determinada pelo conhecimento de algumas derivadas e antiderivadas. Um dos métodos importantes de integração é o método conhecido como integral por partes.
Tendo em vista o método supracitado, analise os procedimentos a seguir e ordene as etapas de acordo com a sequência na qual devem ser efetuados os passos para a utilização desse método de integração:
( ) Orientar-se pelo LIATE.
( ) Determinação de du e v.
( ) Identificar os tipos de funções.
( ) Substituição do u e dv.
( ) Substituição na fórmula de integração por partes e resolução da integral.
1. 2, 4, 1, 5, 3.
2. 2, 4, 1, 3, 5.
3. 5, 2, 3, 4, 1.
4. 3, 4, 2, 1, 5.
5. Incorreta: 2, 1, 3, 4, 5.

O estudo acerca das integrais é essencial para aqueles que estudam cálculo. Por meio delas, obtém-se uma medida analítica de algumas áreas, volumes e comprimentos. Portanto, reconhecê-las e utilizá-las é essencial. Existem inúmeros métodos de integração, cada um para um fim definido. O método de integração por partes é um deles, e é extremamente útil para a integração de uma categoria de funções.
De acordo essas informações e com seus conhecimentos acerca de integração por partes, analise as afirmativas a seguir:
I. A integração por partes é útil para se integrar certos tipos de produtos de funções.
II. A integração por partes pode ser concebida por meio da regra do produto das derivadas, realizando manipulações algébricas e integrando ambos lados da igualdade.
III. Esse método de integração consiste em transformar uma integral em termos de dv em outra em termos de du e um termo independente de integral.
IV. A função cos(x) é integrável por esse método.
1. II e III.
2. I, III e IV.
3. Correta: I, II e III.
4. II e IV.
5. I, II e IV.

O método da integração trigonométrica possui fundamental importância no que diz respeito à integração de funções mais complexas do que as habituais, que aparecem em tabelas de integração. Esse método consiste em substituir um dos termos por uma função trigonométrica, para que se encontre alguma identidade que simplifica a expressão, possibilitando a sua integração.
Considerando essas informações e seus conhecimentos sobre a técnica de integração por substituições trigonométricas, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. A integral de 1/[x²√(x²+4)] é igual a √(x²+4)/4x + C, e pode ser calculada pelo método da substituição trigonométrica, por meio da substituição x = 2sec(w).
II. Consideramos a regra da integração por substituição trigonométrica e com x = 2sec(w), temos que √(x²+4) = √[4sec²(w)+4] = √[4(sec²(w)+1), e como sec²(w) + 1 = tg²(w), √(x²+4) = 2tg(w). Substituindo na fórmula inicial e integrando, encontramos a expressão dada.
1. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
2. Incorreta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
3. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
4. As asserções I e II são proposições falsas.
5. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.