Um Curso de Cálculo, Volume 2

Hamilton Luiz Guidorizzi · Capítulo 9 de 108

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Um Curso de Cálculo, Volume 2

2 Função Dada por Integral

2.1 Cálculo de Integral de Função Limitada e

Descontínua em um Número Finito de Pontos

O teorema que vamos enunciar e demonstrar a seguir conta-nos que se f e g forem integráveis em [a, b] e se f (x) for diferente de g (x) em apenas um número finito de pontos, então suas integrais serão iguais.

 

Teorema. Sejam f e g integráveis em [a, b] e tais que f (x)) g(x) em apenas um número nito de

pontos. Então

 

Demonstração h(x) = g(x) – f (x) é integrável em [a, b] e h(x) = 0, exceto em um número finito de pontos. Como

 

independe da escolha dos c , resulta que tal limite é zero, pois, para cada i

partição P de [a, b], podemos escolher c em [x , x ]i = 1, 2, …, n de modo i i – 1 i que h(c ) = 0. Assim i

 

ou seja,

 

e, portanto,

 

Exemplo 1

 

Calcule

Solução

f é integrável em [0, 2], pois é limitada e descontínua em apenas x = 1.

Temos

 

Em [0, 1], 2 f ( x ) = x ; logo,

 

Em [1, 2], f (x) difere de em apenas x = 1; daí

 

Portanto,

Exemplo 2

 

 

Calcule , em que

 

Solução

Para todo x ≥ 0, f é integrável em [0, x], pois, neste intervalo, f é limitada

e descontínua no máximo em um ponto. Temos

 

Como

 

segue que

ou seja,

 

Sejam x , x , …, x , p pontos do intervalo [a, b] e seja f uma função 1 2 p

definida em todos os pontos de [a, b], exceto em x , x , …, x . Suponhamos f 1 2 p limitada e contínua em todos os pontos de seu domínio. Pela definição de integral, não tem sentido falar na integral de f em [a, b], pois f não está definida em todos os pontos de [a, b]. Entretanto, a função g definida em [a, b] e dada por

 

em que m , m , …, m são números escolhidos arbitrariamente, é integrável 1 2 p

em [a, b] e o valor da integral independe da escolha dos m . Nada mais natural, i então, do que definir a integral de f em [a, b] por

 

Exemplo 3

 

Calcule em que

Solução

 

Exemplo 4

 

não existe no sentido de Riemann, pois não é limitada em ]0, 1].

 

Exercícios 2.1

 

1. Calcule

2. Calcule