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Tipologia: Notas de estudo
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A operação de integração pode ser estendida a intervalos a intervalos não limitados e/ou
a funções não limitadas recorrendo à noção de integral impróprio.
Podemos ter duas situações:
limitado (Integrais Impróprios de 1º Espécie);
Impróprios de 2ª Espécie).
Por exemplo:
+∞ (^) − 0
e x^ dx corresponde à área
abaixo do gráfico de e −^ x definida no
1 0
dx x
corresponde à área abaixo do
gráfico da função não limitada x
definida no
Vamos, apenas estudar o integral de funções limitadas em domínios não limitados.
+∞ (^) − 0
verificar se existe o limite deste integral quando B →+∞. Assim, temos
B
B 0
x B
B 0
x (^0) B
x (^) = = − = − − − − = →+∞
− →+∞
− →+∞
+∞ (^) − 0
e x^ dx é convergente
para o valor 1.
Se f : [ a , +∞[ →ℜuma função integrável em qualquer intervalo da forma [ a , B ]com B > a.
Dizemos que (^) ∫ ( )
+∞ a
f xdx é convergente se existe e é finito (^) ∫ ( ) →+∞
B
B a
lim fxdx e dizemos que
∫ (^ )^ ∫ (^ ) →+∞
B a (^) B a
f xdx lim fxdx.
Se o integral não é convergente, dizemos que é divergente.
Exemplo 1.
Calcular (^) ∫
+∞ (^0) +^2
dx 1 x
[ ]
lim artg(B) artg( 0 )
lim arctg(x)
dx 1 x
dx lim 1 x
B
B 0 B
B (^0 2) B 0 2
π = − =
→+∞
→+∞
→+∞
+∞ ∫ ∫
Estudar a natureza de integral impróprio consiste em saber se ele é convergente ou
divergente.
Analogamente, se f : [−^ ∞ ,b [^ →ℜ é uma função integrável em qualquer intervalo da forma
[ A, b ]com A < b temos que (^) ∫ ( ) (^) ∫ ( ) − ∞ →+∞
b
A A
b f xdx lim fxdx.
Se f : ℜ→ℜ é uma função integrável em qualquer intervalo fechado e limitado de ℜ ,
também se define por (^) ∫ ( ) (^) ∫ ( ) (^) ∫ ( )
+∞ −∞
+∞ − ∞
0
0 f xdx fxdx fxdx se (^) ∫ ( ) −∞
0 f xdx e (^) ∫ ( )
+∞ 0
fxdx
forem convergentes.
Estude a natureza dos seguintes integrais impróprios:
+∞ 1 2
dx x
+∞ 1
dx x
+∞ (^) − 0
xe x^2 dx ;
( )
∫− (^) ∞ −
0 2 x 1
dx ;
( )
∫− (^) ∞ −
0
2
3 1 2 x
dx ;
+∞ − ∞ +
dx x 1
2 x 2
e 2 x
x
∫
+∞ − ∞ +
+∞ (^1) +
dx x 1
x ( sugestão : x = t );
(^0) − 2 x xe dx ;
x 4 ∫ 1 (^) x