• Matéria: Matemática
  • Autor: Nitoryu
  • Perguntado 3 anos atrás

Resolver:
 \boxed{\rm \huge \int ^{ \infty } _{1} \cfrac{dx}{x + {x}^{a} } }
O assunto é integrais impróprios ;D


myrla35: ok mais pfv não esquece
myrla35: pq eu to precisando muito
Skoy: tranquilo
myrla35: valeu ❤
Nitoryu: ;-;

Respostas

respondido por: Skoy
13

✅ Se \large\text{$a>1$} , a integral dada converge para  \large\text{$\begin{gathered} \frac{\ln2}{\alpha-1}\end{gathered}$} . Caso a \large\text{$a\leqslant1$}, a integral diverge.

❏ Para resolver essa integral , iremos utilizar o método da substituição simples, mas para isso, vamos dividir a função f(x) por x^a, ficando então mais fácil de se resolver por tal método.

❏ Tendo isso em mente, vamos fazer primeiramente essa integral adotando \large\text{$\begin{gathered}  \alpha \neq 1\end{gathered}$}, ou seja, faremos três soluções, sendo elas para \large\text{$\begin{gathered}  \alpha > 1\end{gathered}$}, \large\text{$\begin{gathered}  \alpha < 1\end{gathered}$} e \large\text{$\begin{gathered}  a= 1\end{gathered}$}.

❏ Primeiramente, iremos resolver para \large\text{$\begin{gathered}  \alpha \neq 1\end{gathered}$}, ficando então:

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)=\int _1^{\infty}\frac{1}{x+x^a}dx = \int _1^{\infty}\frac{\left(\frac{1}{x^a}\right)}{\left(\frac{x}{x^a} +\frac{x^a}{x^a }\right) }dx   \end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \int _1^{\infty}\frac{\left(\frac{1}{x^a}\right)}{\left(\frac{x}{x^a} +\frac{x^a}{x^a }\right) } dx  =\int_1^{\infty}\frac{x^{-a}}{x^{1-a}+1}dx  \end{gathered}$}

❏ Aplicando o método da substituição, temos que:

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}u= x^{1-a}+1\implies du= (1-a)\cdot x^{\!\diagup\!\!\!\!1-a-\!\diagup\!\!\!\!1}dx \end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} \frac{du}{(1-a)\cdot \!\diagup\!\!\!\!x^{-a}}\cdot \!\diagup\!\!\!\!x^{-a}=x^{-a}dx \end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} \frac{du}{(1-a)}=x^{-a}dx \end{gathered}$}

  • (✍️)  Substituindo, temos:

 \Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \int_1^{\infty}\frac{1}{u}\cdot \frac{du}{(1-a)}  \end{gathered}$}

 \Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{(1-a)}\cdot  \int_1^{\infty}\frac{du}{u}  \end{gathered}$}

 \Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{(1-a)}\cdot \left( \ln|u| \right)\bigg|_1^{\infty}\end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{(1-a)}\cdot \left( \ln|x^{1-a}+1| \right)\bigg|_1^{\infty}\end{gathered}$}

❏ Agora, vamos analisar esse TFC ( Teorema Fundamental do Cálculo ). Adotando a > 1 , temos que:

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{(1-a)}\cdot \left( \ln\left|\frac{1}{\infty}+1\right|-\ln \left| \frac{1}{1}+1\right| \right)\end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{(1-a)}\cdot \left( \ln\left|1\right|-\ln \left| 2\right| \right)\end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= -\frac{\ln |2|}{(1-a)} \end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\therefore F(x)= \frac{ \ln|x^{1-a}+1| }{(1-a)}\bigg|_1^{\infty}\ \forall a>1  \ =\  \green{\boxed{\frac{ \ln 2 }{a-1}}}\ \checkmark\end{gathered}$}

❏ Vamos agora fazer analizar esse TFC adotando a < 1, ficando então:

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{(1-a)}\cdot \left(\ln\left| \infty+1\right|-\ln \left| 1+1\right| \right)\end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{(1-a)}\cdot \infty-\ln \left| 2\right| \end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{(1-a)}\cdot \infty\end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \infty\end{gathered}$}      

     \Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} \therefore F(x)=\frac{ \ln|x^{1-a}+1| }{(1-a)}\bigg|_1^{\infty}\ \forall a&lt;1  \ =\  \green{\boxed{\infty}}\ \checkmark\end{gathered}$}

❏ E por fim, adotando a = 1, temos que:

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \int^{\infty}_{1}\frac{1}{x+x}dx \end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \int^{\infty}_{1}\frac{1}{2x}dx \end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{2}\cdot \int^{\infty}_{1}\frac{dx}{x} \end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} F(x)= \frac{1}{2}\cdot \ln |\infty|-\ln|1|\end{gathered}$}

\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} \therefore F(x)=\green{\boxed{\infty }}\ \checkmark\end{gathered}$}

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  • brainly.com.br/tarefa/50276947
Anexos:

Emerre: Perfeito!
Nitoryu: :v
Josiane718: alguém pode me ajudar na matemática fazendo favor
Josiane718: dei 100 pontos pra cada pergunta
Josiane718: darei melhor resposta
myrla35: oi você pode me ajuda em algumas questões de matemática? pfv estou precisando muito
Skoy: opa, desculpa a demora. ... posso ajudar só mais tarde ...
myrla35: oi Skoy você ja estar disponivel pra mim ajudar ??
Skoy: Estou respondendo
myrla35: obg ❤
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