Enunciado

Notar que 1 - x 2 = 1 - x 2 1 + x 2 e usar o teorema 3.16 para obter as desigualdades

11 24 ≤ ∫ 0 1 / 2   1 + x 2 d x ≤ 11 24 4 3

Passo 1

Oi oi aluninho do Responde Aí, vamos destruir essa questão?

Saca só, nosso primeiríssimo passo vai ser... entender a questão. Bom, nós temos uma desigualdade com uma função que está sendo integrada, esse formato sugere que quando a integral da função é resolvida, teremos dois extremos, ou seja, podemos estabelecer a desigualdade analisando os valores máximo e mínimo a partir do Teorema do Valor Extremo para funções contínuas, esse é justamente o Teorema 3.16 que o comando cita!!

Passo 2

Desenvolvendo o Teorema, nós temos uma função f ( c ) contida em um intervalo fechado, tal que c ∈ [ a , b ] , além disso f ( c ) tem valores máximo (M) e mínimo (m), portanto:

m i n x ∈ [ a , b ] f ≤ f c ≤ m a x x ∈ a , b f             ( 1 )

Como a integral dada pelo enunciado é f c = ∫ 0 1 / 2   1 + x 2   d x , é possível simplificar considerando a informação que o comando dá de que 1 - x 2 = 1 - x 2 1 + x 2 , assim, vamos escrever: g = 1 - x 2 e f = 1 1 + x 2 com x ∈ [ 0   , 1 2 ] que são os limites de integração e sabendo que f c = ∫ a b f x g x   d x   ∫ a b g x   d x   , podemos adequar à relação (1) do Teorema, dessa forma:

m i n x ∈ a , b f ≤ ∫ a b f x g x   d x   ∫ a b g x   d x   ≤ m a x x ∈ a , b f

m i n x ∈ a , b f *   ∫ a b g x   d x   ≤ ∫ a b f x g x   d x   ≤ m a x x ∈ a , b f *   ∫ a b g x   d x  

Passo 3

E por fim, basta encontrarmos os valores. Já temos a equação de f x   e   g ( x ) e a integral de g x equivale a:

∫ 0 1 / 2 1 - x 2 d x = ( x - 1 3 x 3 ) | 0 1 / 2 = 11 24

Substituindo, temos:

m i n x ∈ a , b f * 11 24 ≤ ∫ 0 1 / 2   1 + x 2 d x ≤ m a x x ∈ a , b f *   11 24

Beleza beleza, mas qual é o valor máximo e mínimo, bom, se nós queremos a desigualdade do comando, então, o valor máximo tem que ser 4 3 e o mínimo 1 , logo

11 24 ≤ ∫ 0 1 / 2   1 + x 2 d x ≤ 11 24 4 3

E finalizamos rapidão, topa resolver outra questão?

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)