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Um exemplo de cálculo de integral por partes, utilizando o critério LIATE para escolher os termos de u e dv. São apresentados os passos para a resolução da integral e a utilização da fórmula de integral por partes. útil para estudantes de cálculo integral.
Tipologia: Provas
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Calcule as seguintes integrais ∫ 𝑥𝑒 𝑥^2 (𝑥 2 ) 𝑑𝑥 Analisando a integral acima, vemos que é uma integral por partes, pois existem termos em que não podemos realizar a operação da integral diretamente, logo devemos utilizar a fórmula de integral por partes que diz que: ∫ u dv = u. v - ∫v. du Para escolhermos os termos que devemos chamar de u e de dv podemos utilizar o critério LIATE (Logarítmicas, inversas de trigonométricas, algébricas, trigonométricas e exponenciais), que determina em questão de importância as funções que devem ser chamadas de u, pela questão da facilidade em derivar, já que a derivada é o inverso da integral (logo du é a derivada de u, e v, é a integral de dv), porém vamos utilizar o critério de função que é mais fácil de derivar para chamar de u, nesse caso vamos reorganizar a integral de forma que não ocorra nenhuma alteração, já que a ordem dos fatores não altera o produto, assim sendo nossa integral icará organizada da seguinte forma: ∫𝑥 ( ). 2 𝑥𝑒 𝑥^2 𝑑𝑥 Sendo assim podemos chamar 𝑥 = u , ( ) = dv, logo devemos buscar os valores de 2 𝑥𝑒 𝑥^2 𝑑𝑥 du e v, para substituirmos na fórmula da integral por partes, então: ● Se u = 𝑥, du / dx = 2x (a derivada de u em função de x), então dx = du / 2x. 2 ● Se dv = 𝑥𝑒 , v = , e para resolvermos esta integral e calcularmos o valor 𝑥^2 𝑑𝑥 ∫ 𝑥𝑒 𝑥^2 𝑑𝑥 de v, temos que fazer integral por substituição (outro método de cálculo integral, onde chamaremos de u, um valor na equação em que possamos fazer facilmente a derivada e que simpli ique a nossa equação dentro da integral, então chamaremos de u = 𝑥², e então du/dx = 2x , logo dx = du/2x. Substituindo os valores a integral deste tópico icará v = ∫𝑥𝑒. du/2x, desenvolvendo a integral a constante ½ sai da 𝑢 integral icando v = ½ ∫𝑥𝑒. du/x, simpli icamos os valores de x em que x/x = 1, 𝑢 assim sendo, v = ½ ∫𝑒. du , sabendo que. du = , sendo u = , logo v = 𝑢 ∫𝑒 𝑢 𝑒 𝑢 𝑥² 𝑒. 𝑥^2 / 2
● Então temos todos os valores para substituirmos na fórmula de integral por partes, logo: ∫ u dv = u. v - ∫v. du , ∫𝑥 ( ) =. -. (2x dx) ; 2 𝑥𝑒 𝑥^2 𝑑𝑥 𝑥 2 𝑒 𝑥^2 / 2 ∫ 𝑒 𝑥^2 / 2 ● Simpli icando o número 2 que está dividindo e multiplicando dentro da integral temos: ∫𝑥 ( ) =. -. x dx ; 2 𝑥𝑒 𝑥^2 𝑑𝑥 𝑥 2 𝑒 𝑥^2 / 2 ∫ 𝑒 𝑥^2 ● A integral ∫ 𝑒. x dx aparece novamente, porém já calculamos ela acima, onde o 𝑥^2 resultado é 𝑒 , assim sendo: 𝑥^2 / 2 ∫𝑥 ( ) =. - ; 2 𝑥𝑒 𝑥^2 𝑑𝑥 𝑥 2 𝑒 𝑥^2 / 2 𝑒 𝑥^2 / 2 ● Simpli icando temos: ∫𝑥 ( ) = ( - 1) + K , resultado da nossa integral, onde K é uma constante. 2 𝑥𝑒 𝑥^2 𝑑𝑥 𝑒 𝑥^2 / 2 𝑥 2 𝑒 ( - 1) + K 𝑥^2 / 2 𝑥 2