Enunciado

Calcule as integrais que convirjam.

int_(- oo)^0 (d x)/((2 x - 1)^3)

Passo 1

Faaala aí, pessoal! Prontos pra mais um exercício com o Responde Aí?

Bom, para esse exercício em questão, a ideia é bem simples. Olhando a integral definida dada, precisamos ver se algum valor dentro do intervalo de integração torna o nosso integrando indefinido, ou seja, se a função do integrando não existe pra algum desses valores.

Para o caso em que o intervalo de integração torne a integral indefinida, iremos aplicar um limite a fim de poder resolver o cálculo.

Como conclusão, iremos ter duas possibilidades: se o resultado por infinito ou não existir, a integral diverge. Caso, o resultado for um número, a integral converge.

Passo 2

Então, para a nossa respectiva integral

int_(- oo)^0 (d x)/((2 x - 1)^3)

O integrando não está definido para o limite inferior da integral e, por isso devemos aplicar o limite. Fazendo isso:

int_(- oo)^0 (d x)/((2 x - 1)^3) = underset(a -> - oo)(lim) int_a^0 (d x)/((2 x - 1)^3)

Passo 3

Podemos resolver essa integral através do método da substituição simples com:

u = 2 x - 1 , t a l q u e d u = 2 d x

E:

Quando x = 0 -> u = - 1

Quando x = a -> u = 2 a - 1

Dessa forma, ela será reescrita como:

underset(a -> - oo)(lim) int_a^0 (d x)/((2 x - 1)^3) = underset(a -> - oo)(lim) int_(2 a - 1)^(- 1) (1)/(u^3) ((d u)/(2))

Portanto:

underset(a -> - oo)(lim) int_(2 a - 1)^(- 1) (1)/(u^3) ((d u)/(2)) = (1)/(2) [underset(a -> - oo)(l i m) (- (1)/(2 u^2),[[-,1],[2,a,-,1]])]

Passo 4

Substituindo o intervalo de integração:

int_(- oo)^0 (d x)/((2 x - 1)^3) = - (1)/(4) [underset(a -> - oo)(l i m) (1 - (1)/((2 a - 1)^2))]

int_(- oo)^0 (d x)/((2 x - 1)^3) = - (1)/(4)

Como nossa integral resultou em um valor inteiro, ela converge.

Resposta

int_(- oo)^0 (d x)/((2 x - 1)^3) = - (1)/(4)

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