Um Curso de Cálculo, Volume 1

Hamilton Luiz Guidorizzi · Capítulo 96 de 111

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Um Curso de Cálculo, Volume 1

Apêndice D Funções Integráveis Segundo Riemann

D.1 Uma Condição Necessária para Integrabilidade

Vamos provar que uma condição necessária, mas não suficiente, para f ser integrável, segundo Riemann, em [a, b] é que f seja limitada em [a, b]. Lembramos que dizer que f é limitada em [a, b] significa que existe M > 0 tal que, para todo x em [a, b], |f(x) | ≤ M.

 

Teorema. Se f for integrável, segundo Riemann, em [a, b], então f será limitada em [a, b].

 

Demonstração

 

Como f é integrável em [a, b], tomando-se ε = 1 existe uma partição P de [a, b] tal que

qualquer que seja a escolha de c em [x , x ], i = 1, 2, …, n. Sejam x i i − 1 i j − 1 e x dois pontos consecutivos da partição P; vamos provar que f é j

 

limitada em [x , x ]. Seguirá daí que f será limitada em [a, b] (por j − 1 j

quê?). Temos

 

ou

 

Segue que (lembre-se: |X + Y| ≥ |X| − |Y|)

 

ou

 

Fixemos c , i ≠ j, em [x , x ]; como ① se verifica para todo c em i i − 1 i j

[x , x ], resulta que f é limitada em [x , x ], j = 1, 2, …, n; logo f é j − 1 j j – 1 j limitada em [a, b].

■

Exemplo 1

(de função limitada e não integrável.) A função

 

não é integrável em [0, 1].

Solução

Para toda partição P de [0, 1]

 

logo não existe (por quê?) e, portanto, f não é

integrável em [0, 1].

 

Exemplo 2

A função

 

não é integrável, segundo Riemann, em [0, 1], pois f não é limitada

neste intervalo.