Questions: O cálculo diferencial surgiu do problema da tangente, enquanto o cálculo integral surgiu de um problema aparentemente não relacionado, o problema da área. O mentor de Newton em Cambridge, Isaac Barrow (1630-1677), descobriu que esses dois problemas estão, na verdade, estreitamente relacionados. Ele percebeu que a derivação e a integração são processos inversos. O Teorema Fundamental do Cálculo dá a relação inversa precisa entre a derivada e a integral. Foram Newton e Leibniz que exploraram essa relação e usaram-na para desenvolver o cálculo como um método matemático sistemático. Em particular, eles viram que o Teorema Fundamental os capacitava a calcular áreas e integrais muito mais facilmente, sem que fosse necessário calculá-las como limites de somas.
Considerando o contexto apresentado e seu conhecimento sobre integrais e cálculo de área de curvas, assinale a alternativa que determina corretamente o cálculo da área sombreada da figura abaixo.
Alternativas:
a) ∫-1^2(x^3-5 x) dx
b) ∫2^-1(x^3-5 x) dx
c) ∫-1^2(x^3-5 x) dx-∫-1^0(x^3-5 x) dx
d) ∫-1^0(x^3-5 x) dx-∫0^2(x^3-5 x) dx
e) ∫-1^0(x^3-5 x) dx+∫0^2(x^3-5 x) dx
Transcript text: O cálculo diferencial surgiu do problema da tangente, enquanto o cálculo integral surgiu de um problema aparentemente nāo relacionado, o problema da área. O mentor de Newton em Cambridge, Isaac Barrow (1630-1677), descobriu que esses dois problemas estāo, na verdade, estreitamente relacionados. Ele percebeu que a derivaçāo e a integraçāo sāo processos inversos. O Teorema Fundamental do Cálculo dá a relaçāo inversa precisa entre a derivada e a integral. Foram Newton e Leibniz que exploraram essa relaçāo e usaram-na para desenvolver o cálculo como um método matemático sistemático. Em particular, eles viram que o Teorema Fundamental os capacitava a calcular áreas e integrais muito mais facilmente, sem que fosse necessário calculá-las como limites de somas.
Considerando o contexto apresentado e seu conhecimento sobre integrais e cálculo de área de curvas, assinale a alternativa que determina corretamente o cálculo da área sombreada da figura abaixo.
Alternativas:
a) $\int_{-1}^{2}\left(x^{3}-5 x\right) d x$
b) $\int_{2}^{-1}\left(x^{3}-5 x\right) d x$
c) $\int_{-1}^{2}\left(x^{3}-5 x\right) d x-\int_{-1}^{0}\left(x^{3}-5 x\right) d x$
d) $\int_{-1}^{0}\left(x^{3}-5 x\right) d x-\int_{0}^{2}\left(x^{3}-5 x\right) d x$
e) $\int_{-1}^{0}\left(x^{3}-5 x\right) d x+\int_{0}^{2}\left(x^{3}-5 x\right) d x$
Solution
Solution Steps
Step 1: Understand the Problem
We need to determine the correct integral expression that calculates the shaded area under the curve \( f(x) = x^3 - 5x \) from \( x = -1 \) to \( x = 2 \).
Step 2: Identify the Shaded Area
The shaded area is between the curve \( f(x) = x^3 - 5x \) and the x-axis from \( x = -1 \) to \( x = 2 \). The curve crosses the x-axis at \( x = -1 \), \( x = 0 \), and \( x = 2 \).
Step 3: Set Up the Integral
To find the area, we need to integrate \( f(x) \) from \( x = -1 \) to \( x = 2 \). However, since the curve crosses the x-axis, we need to split the integral at the points where the curve crosses the x-axis.
Step 4: Split the Integral
The integral should be split at \( x = 0 \):
\[ \int_{-1}^{2} (x^3 - 5x) \, dx = \int_{-1}^{0} (x^3 - 5x) \, dx + \int_{0}^{2} (x^3 - 5x) \, dx \]
Step 5: Evaluate the Correct Option
Among the given options, we need to find the one that matches our split integral: