Integração indefinida por partes

Cálculo Ensino Superior (Cálculo Diferencial e Integral)

A taxa estimada de produção(P) de petróleo de certo poço, t anos após a produção ter começado, é R( t ) = 100te ^-0,1t milhares de barris por ano. Encontre:

(a) A produção de petróleo a 5 e 10 anos após a produção ter começado.

 (b)A taxa na qual a produção de petróleo estará a 5 e a 10 anos após a produção ter começado.

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Roberto perguntou há 3 anos

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Professor Ricardo I.
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Respondeu há 3 anos

A produção de petróleo do poço P(t), t anos depois de iniciar sua produção, é obtida integrando a expressão da taxa de produção R(t). A integral envolverá uma integração por partes.

Vejamos:

https://latex.codecogs.com/png.latex?\int%20100xe^{-0{,}1x}%20dx%20=%20100%20\int%20xe^{-0{,}1x}%20dx

Definindo-se u e dv:

https://latex.codecogs.com/png.latex?u%20=%20x%20\\dv%20=%20e^{-0{,}1x}%20dx%20\\du%20=%20dx%20\\v%20=%20-10e^{-0{,}1x}

Resolvendo a integral:

 

(a)

Com a integral indefinida resolvida, é possível integrar a expressão de R(t) em um intervalo de tempo a fim de se obter a produção do poço. No caso, estamos interessados em obter a produção do poço 5 e 10 anos depois do poço ter entrado em produção.

Logo, a produção do poço de petróleo 5 anos depois de ter entrado em produção, P(5), em milhares de barris, é:

https://latex.codecogs.com/png.latex?P(t)%20=%20\int^{t}_{0}%20R(u)%20du%20\\P(5)%20=%20\int^{5}_{0}%20100te^{-0{,}1t}%20dt%20\\P(5)%20=%20\bigg[-100%20e^{-0{,}1t}(10t%20+%20100)\bigg]^{t=5}_{t=0}%20\\P(5)%20=%20[-15000%20e^{-0{,}5}]%20-%20[-10000]%20\\P(5)%20=%2010000-15000%20e^{-0{,}5}%20\\P(5)%20=%20902{,}0%20\\

A produção do poço 10 anos depois de ter começado sua produção, P(10), em milhares de barris, é:

https://latex.codecogs.com/png.latex?P(10)%20=%20\int^{10}_{0}%20100te^{-0{,}1t}%20dt%20\\P(10)%20=%20\bigg[-100%20e^{-0{,}1t}(10t%20+%20100)\bigg]^{t=10}_{t=0}%20\\P(10)%20=%20[-20000%20e^{-1}]%20-%20[-10000]%20\\P(10)%20=%2010000-20000%20e^{-1}%20\\P(10)%20=%202642{,}4%20\\

(b)

Para obter a taxa de produção em 5 e 10 anos, basta calcular o valor numérico da função R(t), para t=5 e t=10 anos.

https://latex.codecogs.com/png.latex?R(5)%20=100%20\cdot%205\cdot%20e^{-0{,}1\cdot%205}=%20303{,}3%20\\R(10)%20=100%20\cdot%2010\cdot%20e^{-0{,}1\cdot%2010}=%20367{,}9%20\\

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