Calcule as integrais que convirjam.

∫ - ∞ 0 e 3 x d x

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

∫ - ∞ 0 e 3 x d x

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

∫ - ∞ 0 e 3 x d x = lim a → - ∞ ⁡ ∫ a 0 e 3 x d x

Passo 3

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

u = 3 x ,   t a l   q u e   d u = 3 d x

E:

Quando x = 0 → u = 0

Quando x = a → u = 3 a

Dessa forma, ela será reescrita como:

lim a → - ∞ ⁡ ∫ 3 a 0 e 3 x d x = lim a → - ∞ ⁡ ∫ 3 a 0 e u d u 3

Portanto:

lim a → - ∞ ⁡ ∫ 3 a 0 e u d u 3 = 1 3 l i m a → - ∞ e u 0 3 a

Passo 4

Substituindo o intervalo de integração:

∫ - ∞ 0 e 3 x d x = 1 3 lim a → - ∞ ⁡ e 0 - e 3 a = 1 3 1 - 0

Logo:

∫ - ∞ 0 e 3 x d x = 1 3

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

Resposta

∫ - ∞ 0 e 3 x d x = 1 3

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