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6ºAula Cálculo de área Objetivos de aprendizagem Ao término desta aula, vocês serão capazes de: • compreender a aplicação da integral definida; • determinar a área entre curvas a partir da integral definida. As integrais definidas serão aplicadas para a determinação de áreas abaixo de uma curva e /ou a área entre duas curvas. Bons estudos! 89 Cálculo Diferencial e Integral II 30 1. Seções de estudo Cálculo de áreas 2. Exemplos: exercícios e aplicações 1 - Cálculo de áreas Vamos supor duas curvas y=f(x)y=f(x) e y=g(x)y=g(x) em um sistema de eixos ortogonais, cuja intersecção entre estas curvas se dê nos pontos x=ax=a e x=bx=b, onde a curva y=f(x)y=f(x) esteja acima da curva y=g(x)y=g(x) no intervalo [a,b][a,b] (SWOKOWSKI, 1994). O que queremos é encontrar uma integral que possa representar a área definida entre estas curvas. Um meio de pensarmos é adotar retângulos verticais de larguras infinitesimais: Fonte: <https://www.obaricentrodamente.com/2018/05/calculo-de-area-entre- duas-curvas-atraves-de-integral.html>. Acesso em: 25 mar. 2019. Os comprimentos dos retângulos são variáveis a cada ponto dx e pode ser representado por f(x)-g(x)f(x)-g(x), que é a distância da curva inferior à curva superior (FLEMMING; GONÇALVES, 1992). A largura dos retângulos são infinitesimais e representadas por dx. Desse modo, o elemento de área é dado por: dA=[f(x)-g(x)] dx A área total da região será dada pela soma das áreas de todos os retângulos de larguras infinitesimais no intervalo [a,b][a,b]: Integramos do limite inferior a ao limite superior b, de modo que o incremento (ou diferencial) dx seja positivo. Devemos assinalar também que a e b são os valores de xx para os quais as duas funções têm o mesmo valor y, ou seja, são as soluções da equação f(x)=g(x). O ideal é a que a fórmula da integral seja construída a cada problema para que não fique algo mecânico e que assim possamos dominar o método (LARSON et al., 1998). Muitas vezes fica mais fácil obter a fórmula para a área se pensar geometricamente, fazendo um esboço. Em alguns casos talvez seja mais conveniente escolher retângulos horizontais, de modo que a largura infinitesimal seja dy e a área total será em função de y (UNIVERSIADADE DE SÃO PAULO, s.d.). 2 Os exemplos e aplicações a seguir são apresentados por Rabah (2009). 1) Calcule a área sob a curva y = x2, no intervalo [ 2, 3 ]. ii#>. Acesso em: 24 mar. 2019. 2) Encontre a área limitada pela curva y = x2 - 4x, o eixo x, e as retas x = 1 e x = 3 Acesso em: 24 mar. 2019. 3) Encontre a área da região limitada pelas curvas y = x² – 1 e y = x + 1. ii#>. Acesso em: 24 mar. 2019. 90 31 Exercícios 1) ) Encontre a área da região limitada pela curva y = x³ - 2x² - 5x + 6, o eixo dos x e as retas x = -1 e x = 2. (Resp. 157/12 ua) 2) Encontre a área da região limitada pela parábola y² = 2x – 2 e a reta y = x – 5. (Resp. 18 ua) 3) Encontre a área da região limitada pelas curvas y = x² e y = - x² + 4x. (Resp. 8/3 ua) 4) Encontre a área da região limitada pelas curvas y = x³ - 6x² + 8x e y = x² - 4x. (Resp. 71/6 ua) 5) Encontre a área da região limitada pelas curvas y - x = 6 e y – x³ = 0 e 2y + x = 0. (Resp. 22 ua) Retomando a aula 1 – Cálculo de áreas Em nossa seção 1, vimos o cálculo de área sob curvas, e entre curvas onde a área é definida pela integral inteirada, 2 – Exemplos: exercícios e aplicações Na seção 2, vimos a resolução detalhada de exercícios de cálculo de áreas por integrais. Área entre curvas. Disponível em: <https://www. respondeai.com.br/conteudo/calculo/aplicacao-de- integrais/area-entre-curvas/495>. Vale a pena ler Área do círculo através de integral. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=LNyF_f1oCqg>. CÁLCULO 1 - semana 5 - aula 6 - Integral Definida, área de uma região abaixo do gráfico. Disponível em: <ht- tps://www.youtube.com/watch?v=-w5jgNO_Zy8>. Integrais Definidas: Cálculo de Áreas de figuras planas. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=r- qYl9ITtQ7o>. Integrais definidas e área negativa | Matematica | Khan Academy. Disponível em: <https://www.youtube. com/watch?v=hxqHjyIXbBk>. Vale a pena assistir Vale a pena 91