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Integral: somar fatias

Pra saber o total de uma coisa que muda o tempo todo, corto em fatias finas, somo, e deixo as fatias afinarem até sumir o erro.

começar

A integral soma pedaços. Área debaixo da curva de potência é energia; debaixo da curva de corrente é carga.

Retângulos debaixo da curva

Com potência constante é fácil: um chuveiro de 5 500 W ligado 0,25 h gasta 5 500 × 0,25 = 1 375 Wh — a área de um retângulo. Quando a curva muda, corto a área em fatias estreitas, trato cada uma como retângulo e somo. Quanto mais fatias, menor o erro.

Fatias debaixo de f(x) = x²

arrasta o número de fatias · a área certa, de 0 a 3, é 9

O atalho: o guincho

Somar mil fatias à mão ninguém faz. O teorema fundamental do cálculo diz que a área de a até b é só a diferença de uma função cuja derivada é a curva. Achar essa função é o guincho da aula do tombo e do guincho: o telhado ganha um e o trator é dividido pelo telhado novo.

ab f(x) dx = F(b) − F(a),  com  F′ = f

cálculo completo · a área debaixo de x² de 0 a 3

  1. O que eu quero saber

    03 x² dx — a área entre a curva e o eixo, de 0 a 3.

  2. O que eu já sei
    • guincho: ∫ xn dx = xn+1 ÷ (n + 1)
    • área = F(3) − F(0)
  3. Passo 1 · o guincho

    telhado 2 + 1 = 3  →  F(x) = x³ ÷ 3

  4. Passo 2 · no fim

    F(3) = 27 ÷ 3 = 9

  5. Passo 3 · no começo

    F(0) = 0 ÷ 3 = 0

  6. Passo 4 · subtrair

    9 − 0 = 9

a área é 9

Confere: com 6 fatias pela esquerda dá 6,875 e pela direita 11,375 — o 9 está entre as duas ✓

Na bancada: carga que passou

Uma corrente que cresce como i(t) = 2t ampères durante 3 segundos. A carga que passou pelo fio é a área debaixo dela:

q = ∫03 2t dt = t² de 0 a 3 = 9 − 0 = 9 C
o erro no meu caderno

Calculei ∫ de 1 a 3 de x² e escrevi 27 ÷ 3 = 9.

a correção

Esqueci de subtrair o começo. O intervalo começa em 1, não em 0: 9 − 1³ ÷ 3 = 9 − 0,333 = 8,667 (ou 26 ÷ 3). O F(a) só some quando ele vale zero.

pra treinar
  1. 02 3x² dx
  2. 04 2x dx
  3. 12 x dx
  4. a energia de um aparelho de 2 000 W ligado 3 h
  5. ∫ 30x² dx (sem limites)
ver as respostas8 · 16 · 2 − 0,5 = 1,5 · 6 000 Wh = 6 kWh · 10x³ + C
pra levar

Integral é somar fatias até o erro sumir. Na prática, acha a função do guincho e faz fim menos começo — sem esquecer o começo.

Cálculo 1 · aula 05 · o caderno é do João; os desenhos interativos, os cálculos completos e as correções marcadas entraram na arrumação pro site