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exercicios:calc_int [2012/05/05 17:48] – [Integral definidas] adalardoexercicios:calc_int [2024/01/09 18:18] (atual) – edição externa 127.0.0.1
Linha 12: Linha 12:
 ^ Ache as derivadas e em seguida as antiderivadas ^^^^^^ ^ Ache as derivadas e em seguida as antiderivadas ^^^^^^
  
-  - $$ f(x) = exp(x) + x^7$+  - $ f(x) = exp(x) + x^7$ 
-  - $$ f(x) = x + sin(x) $+  - $ f(x) = x + sin(x) $ 
-  - $$ f(x) = 5x^3 + 2$+  - $ f(x) = 5x^3 + 2$ 
-  - $$ f(x) = cos(x) + sin(x) $+  - $ f(x) = cos(x) + sin(x) $ 
-  - $$ f(x) = x^2 + x^3cos(x)$+  - $ f(x) = x^2 + x^3cos(x)$ 
-  - $$ f(x) = exp(x) ln(x) $+  - $ f(x) = exp(x) ln(x) $ 
-  - $$ f(x) = x^5sin(x)$+  - $ f(x) = x^5sin(x)$ 
-  - $$ f(x) = 1/$+  - $ f(x) = \frac{1}{x
-  - $$ f(x) = 1/x^2 $+  - $ f(x) = \frac{1}{x^2
-  - $$ f(x) = exp(x)/$+  - $ f(x) = \frac{exp(x)}{x
-  - $$ f(x) = sin(x)/x^2$$+  - $ f(x) = \frac{sin(x)}{x^2}$
  
  
Linha 38: Linha 38:
  
  
-===== Integral definidas =====+===== Integrais definidas =====
 {{:exercicios:area_x2.jpeg?250  |}} {{:exercicios:area_x2.jpeg?250  |}}
 Podemos pensar a integral definida como a área resultante sob a curva da função em um dado intervalo.   Podemos pensar a integral definida como a área resultante sob a curva da função em um dado intervalo.  
-Vamos visualizar isso graficamente com a nossa já conhecida função quadratica $f(x)=x^2$ a área no intervalo de 0 até 1.+Vamos visualizar isso graficamente com a nossa já conhecida função quadratica $f(x)=x^2$ a área no intervalo de 0 até 1. Que em notação matemática é representado como:
  
-$\int_0^1 f(x)~dx$ 
  
 +$\int_0^1 f(x)~dx$
  
-FIXME+==== Área Aproximada ==== 
 +Vamos tentar resolver o problema de forma bastante intuitíva e com as ferramentas que temos ((Cuidado com o [[http://en.wikipedia.org/wiki/Law_of_the_instrument|Martelo de Maslow]]: "... se o único instrumento que tem é um martelo, todos o problemas parecem pregos!")). Não sabemos calcular a área sob curvas, apenas áreas de figuras geométricas regulares. Vamos então, transformar a curva em retângulos contíguos e calcular a somatória da área desses retângulos!  
 +  
 +Primeiro vamos desenhar o gráfico acima do nosso problema.
  
  
- 
-==== Código ==== 
 <code> <code>
 ############################## ##############################
Linha 56: Linha 57:
 ## no intervalo 0 a 1 ## no intervalo 0 a 1
 ############################# #############################
 +par(mfrow=c(2,2))
 seq.x=seq(0,1.5, by=0.1) seq.x=seq(0,1.5, by=0.1)
 seq.y=seq.x^2 seq.y=seq.x^2
 plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= "Função x^2", xlab="x", ylab="y") plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= "Função x^2", xlab="x", ylab="y")
-#plot(seq.x,seq.y, type="l") 
 abline(v=0, lty=2) abline(v=0, lty=2)
 abline(h=0, lty=2) abline(h=0, lty=2)
Linha 66: Linha 66:
 seq.y1=seq.x1^2 seq.y1=seq.x1^2
 polygon(c(1,0,seq.x1,1), c(0,0,seq.y1,0),col="red") polygon(c(1,0,seq.x1,1), c(0,0,seq.y1,0),col="red")
 +title(sub=paste("Área= ??"))
 #savePlot("area_x2.jpeg", type="jpeg") #savePlot("area_x2.jpeg", type="jpeg")
 +</code>
  
 +
 +=== Cálculo da Área ===
 +<code>
 +#############################
 +#### Aproximação da Área ###
 +###########################
 +n.seq1=length(seq.x1)
 +plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= "Altura Mínima",xlab="x", ylab="y")
 +abline(v=0, lty=2)
 +abline(h=0, lty=2)
 +abline(v=1, lty=2)
 +barplot(height=seq.y1[-n.seq1],width=0.1, space=0, col="red", add=TRUE, yaxt="n")
 +
 +#################################
 +## calculo da área dos retângulos
 +##############################
 +h1=seq.y1[-n.seq1]
 +(ar1= sum(h1*0.1))
 +title(sub=paste("Área=",ar1))
 +</code>
 +
 +=== Outra Solução ===
 +<code>
 +################################
 +## Altura da área a esquerda 
 ############################### ###############################
-#### Calculo dos retângulos ###+plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= "Altura Máxima", xlab="x", ylab="y"
 +abline(v=0, lty=2) 
 +abline(h=0, lty=2) 
 +abline(v=1, lty=2) 
 +barplot(height=seq.y1[-1],width=0.1, space=0, col="red", add=TRUE,, yaxt="n"
 +lines(seq.x,seq.y) 
 +################################# 
 +## calculo da área dos retângulos 
 +################################ 
 +h2=seq.y1[-1] 
 +(ar2= sum(h2*0.1)) 
 +title(sub=paste("Área=",ar2)) 
 +</code> 
 +=== Altura Média === 
 +<code>  
 +################################ 
 +## Altura da área na media  
 ############################### ###############################
-x11() +plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= "Altura Média", xlab="x", ylab="y")
-n.seq=length(seq.x1) +
-plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= "Função x^2", xlab="x", ylab="y")+
 abline(v=0, lty=2) abline(v=0, lty=2)
 abline(h=0, lty=2) abline(h=0, lty=2)
 abline(v=1, lty=2) abline(v=1, lty=2)
-barplot(height=seq.y1[-n.seq],width=0.1, space=0, col="red", add=TRUE)+barplot(height=diff(seq.y1)/2+seq.y1[-n.seq1],width=0.1, space=0, col="red", add=TRUE, yaxt="n"
 +lines(seq.x,seq.y) 
 +################################# 
 +## calculo da área dos retângulos 
 +################################ 
 +h3=diff(seq.y1)/2+seq.y1[-n.seq1] 
 +(ar3= sum(h3*0.1)) 
 +title(sub=paste("Área=",ar3)) 
 +################################ 
 +</code> 
 + 
 +==== Diminuindo os intervalos ==== 
 +Agora vamos diminuir os intervalos do eixo x, a partir da árean estimada para a altura média do retângulo no intervalo. Esse processo é o mesmo que dizer que o intervalo tende a zero $\Delta x \to 0$, em outras palavras estamos buscando a somatória de limites. Podemos formular dessa forma: 
 +$$\int_a^b f(x)~dx = \lim\limits_{\Delta x \to 0} \sum\limits_{i=1}^n f(x_i^*)\Delta x_i$$ 
 + 
 +=== $d_x=0.1$ === 
 + 
 +<code> 
 +################################################## 
 +## DIMINUNIDO O INTERVALO (BASEDOS RETÂNGULOS ## 
 +##################################################
 x11() x11()
-n.seq=length(seq.x1+par(mfrow=c(2,2)
-plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= "Função x^2", xlab="x", ylab="y")+plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= "f(x)=x^2\t ; dx=0.1", xlab="x", ylab="y")
 abline(v=0, lty=2) abline(v=0, lty=2)
 abline(h=0, lty=2) abline(h=0, lty=2)
 abline(v=1, lty=2) abline(v=1, lty=2)
-barplot(height=seq.y1[-n.seq],width=0.1, space=0, col="red", add=TRUE)+barplot(height=diff(seq.y1)/2+seq.y1[-n.seq1],width=0.1, space=0, col="red", add=TRUE, yaxt="n"
 +lines(seq.x,seq.y) 
 +title(sub=paste("Área=",ar3))
 </code> </code>
-===== Densidade =====+ 
 +=== $d_x=0.05$ === 
 + 
 +<code> 
 +############## 
 +### dx=0.05 ## 
 +############## 
 +dx=0.05 
 +seq.05seq(0,1, by=dx) 
 +seq.05y=seq.05^2 
 +plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= paste("dx=", dx), xlab="x", ylab="y"
 +abline(v=0, lty=2) 
 +abline(h=0, lty=2) 
 +abline(v=1, lty=2) 
 +barplot(height=diff(seq.05y)/2+seq.05y[-length(seq.05y)],width=dx, space=0, col="red", add=TRUE, yaxt="n"
 +lines(seq.x,seq.y) 
 +################################# 
 +## calculo da área dos retângulos 
 +################################ 
 +h4=diff(seq.05y)/2+seq.05y[-length(seq.05y)] 
 +(ar4= sum(h4*dx)) 
 +title(sub=paste("Área=",ar4)) 
 +</code> 
 + 
 +=== $d_x=0.01$ === 
 + 
 +<code> 
 +############## 
 +### dx=0.01 ## 
 +############## 
 +dx=0.01 
 +seq.01= seq(0,1, by=dx) 
 +seq.01y=seq.01^2 
 +plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= paste("dx=", dx), xlab="x", ylab="y"
 +abline(v=0, lty=2) 
 +abline(h=0, lty=2) 
 +abline(v=1, lty=2) 
 +barplot(height=diff(seq.01y)/2+seq.01y[-length(seq.01y)],width=dx, space=0, col="red", add=TRUE, yaxt="n"
 +lines(seq.x,seq.y) 
 +################################# 
 +## calculo da área dos retângulos 
 +################################ 
 +h5=diff(seq.01y)/2+seq.01y[-length(seq.01y)] 
 +(ar5= sum(h5*dx)) 
 +title(sub=paste("Área=",ar5)) 
 +</code> 
 + 
 + 
 +=== $d_x=0.001$ === 
 + 
 +<code> 
 +############## 
 +### dx=0.001 ## 
 +############## 
 +dx=0.001 
 +seq.001= seq(0,1, by=dx) 
 +seq.001y=seq.001^2 
 +plot(seq.x,seq.y, type="l", bty="l", cex.lab=1.5, cex.axis=1.2, main= paste("dx=", dx), xlab="x", ylab="y"
 +abline(v=0, lty=2) 
 +abline(h=0, lty=2) 
 +abline(v=1, lty=2) 
 +barplot(height=diff(seq.001y)/2+seq.001y[-length(seq.001y)],width=dx, space=0, col="red", add=TRUE, yaxt="n"
 +lines(seq.x,seq.y) 
 +################################# 
 +## calculo da área dos retângulos 
 +################################ 
 +h6=diff(seq.001y)/2+seq.001y[-length(seq.001y)] 
 +(ar6= sum(h6*dx)) 
 +title(sub=paste("Área=",ar6)) 
 +</code> 
 + 
 +===== Maxima ===== 
 +{{:exercicios:maximalogo.png?200  |}} 
 +Vamos integrar algumas equações no Maxima. Abra o arquivo {{:exercicios:integral.wxm|}} e aplique a integral nas funções apresentadas no roteiro.
  
  
 +===== Exercicios =====
 +Siga agora para a página de [[questionario:int|exercícios]] de integrais.
exercicios/calc_int.txt · Última modificação: 2024/01/09 18:18 por 127.0.0.1
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