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Lição 8 — Integrais Impróprias: Descontinuidade

Integrais impróprias com integrando não-limitado: definição por limite lateral, casos de descontinuidade no interior e nas extremidades, valor principal de Cauchy.

Usado em: Cálculo 2 — Unidade 1 · USP MAT0112 · ITA MA-012

∫abf(x) dx=lim⁡t→b−∫atf(x) dx(se f tem singularidade em b)\int_a^b f(x)\,dx = \lim_{t\to b^-}\int_a^t f(x)\,dx \quad \text{(se } f \text{ tem singularidade em } b\text{)}

Se a descontinuidade está no interior, divida em dois limites: ∫ab=lim⁡t→c−∫at+lim⁡s→c+∫sb\int_a^b = \lim_{t\to c^-}\int_a^t + \lim_{s\to c^+}\int_s^b. Ambos devem convergir separadamente.

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Notação rigorosa, derivação completa, hipóteses

Definições e casos

Caso 1 — Singularidade na extremidade direita

Se ff é contínua em [a,b)[a,b) e lim⁡x→b−∣f(x)∣=∞\displaystyle\lim_{x\to b^-}|f(x)| = \infty: ∫abf(x) dx=lim⁡t→b−∫atf(x) dx\int_a^b f(x)\,dx = \lim_{t\to b^-}\int_a^t f(x)\,dx

Caso 2 — Singularidade na extremidade esquerda

Se ff é contínua em (a,b](a,b] e lim⁡x→a+∣f(x)∣=∞\displaystyle\lim_{x\to a^+}|f(x)| = \infty: ∫abf(x) dx=lim⁡t→a+∫tbf(x) dx\int_a^b f(x)\,dx = \lim_{t\to a^+}\int_t^b f(x)\,dx

Caso 3 — Singularidade no interior

Se ff tem singularidade em c∈(a,b)c \in (a,b): ∫abf(x) dx=lim⁡t→c−∫atf(x) dx+lim⁡s→c+∫sbf(x) dx\int_a^b f(x)\,dx = \lim_{t\to c^-}\int_a^t f(x)\,dx + \lim_{s\to c^+}\int_s^b f(x)\,dx Ambos os limites devem existir finitos. Se um diverge, a integral toda diverge.

Integral-p perto de 0

∫01dxxp={11−pp<1divergep≥1\int_0^1\frac{dx}{x^p} = \begin{cases} \dfrac{1}{1-p} & p < 1 \\ \text{diverge} & p \geq 1 \end{cases}

Valor principal de Cauchy

P.V.∫abf(x) dx=lim⁡ε→0+[∫ac−εf(x) dx+∫c+εbf(x) dx]\text{P.V.}\int_a^b f(x)\,dx = \lim_{\varepsilon\to 0^+}\left[\int_a^{c-\varepsilon} f(x)\,dx + \int_{c+\varepsilon}^b f(x)\,dx\right] Pode existir mesmo quando a integral imprópria diverge.

Exemplos resolvidos


Exercícios

Bloco A — Cálculo direto

Bloco B — Testes e comparação

Bloco C — Nível ITA/USP

Para continuar

  • Stewart, J. — Cálculo, vol. 2, §7.8 — Cengage, 8ª ed.
  • Guidorizzi, H.L. — Um Curso de Cálculo, vol. 2, §7.2 — LTC, 5ª ed.
  • Apostol, T.M. — Calculus, vol. 1, §12.22–23 — Wiley, 2ª ed.
  • OpenStax — Calculus II, §3.7 — CC-BY (openstax.org)
  • Demidovich, B. — Problemas e Exercícios de Análise Matemática, §4.8 — Mir

Atualizado em 2026-05-28 · Autor(es): Clube da Matemática

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