Primeiramente vamos recordar o que é uma função par e uma função ímpar.
Uma função f é dita par se \forall x\in D_f temos f(x)=f(-x) .
Analogamente
Uma função é dita ímpar se \forall x\in D_f temos f(x)=-f(-x).
Queremos mostrar que integrais definidas em intervalos de integração simétricos tem seus cálculos facilitados quando o estudante possui o conhecimento de funções pares e ímpares.
Vamos mostrar que se f é uma função contínua em \,[ -a , a]\,,a>0 então:
\int_{-a}^{a} f(x)\,dx=2\int_{0}^{a} f(x) \,dx quando a função é par, ou seja, f(x)=f(-x)
Vemos que:
\int_{-a}^{a} f(x)\,dx=\int_{-a}^{0} f(x)\,dx +\int_{0}^{a} f(x)\,dx e sabemos que f(x)=f(-x)
Então \int_{-a}^{a} f(x)\,dx=\int_{-a}^{0} f(-x)\,dx+\int_{0}^{a} f(x)\,dx, fazendo mudança de variável em \int_{-a}^{0} f(-x) temos:
\int_{-a}^{a} f(x)\,dx=\int_{0}^{a}f(x)\,dx+\int_{0}^{a} f(x)\,dx
Logo
\int_{-a}^{a} f(x)dx=2 \int_{0}^{a} f(x)dx quando f(x) é par
Obs: Para f(x)=f(-x) , \int_{-a}^{0}f(x)\,dx=\int_{-a}^{0}f(-x)\,dx=\int_{0}^{-(-a)}f(u)\,du=\int_{0}^{a}f(x)\,dx .
Similarmente faremos no caso da função ímpar , ou seja, f(x)=-f(-x)
Queremos mostrar que se f é contínua em \,[ -a , a ]\,,a>0\, , então:
\int_{-a}^{a}f(x)dx=0 quando f(x)=-f(-x)
Então
\int_{-a}^{a}f(x) dx=\int_{-a}^{0}f(x)dx+\int_{0}^{a}dx=-\int_{-a}^{0}f(-x)dx+\int_{0}^{a}f(x)dx
Fazendo a mudança de variável temos:
\int_{-a}^{a}f(x)\, dx=-\int_{0}^{a}f(x)\, dx+\int_{0}^{a}f(x) \,dx=0
Logo
\int_{-a}^{a}f(x)\, dx=0 quando f(x) é ímpar
Obs: Para f(x)=-f(-x) , \int_{-a}^{0}f(x)\,dx=\int_{-a}^{0}-f(-x)\,dx=-\int_{0}^{-(-a)}f(u)\,du=-\int_{0}^{a}f(x)\,dx .
Agora o mais interessante ; as aplicações !
Aquela integral que você não faz ideia de onde surgiu, que tira sua noite de sono.
\int_{-10}^{10}x^{20} senx\, dx
Perceba que o intervalo é simétrico de -10 a 10 e outro detalhe x^{20} é uma função par e senx é uma função ímpar , além disso o produto de uma função par por uma função ímpar é uma função ímpar.
Pelo que mostramos \int_{-a}^{a}f(x) \,dx=0 quando f(x)=-f(-x)
A integral definida \int_{-10}^{10}x^{20} senx\, dx é zero !
Ah , se você tentasse por integração por partes, demoraria um tempo quase \infty .
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