Calcule a integral de LEBESGUE da função [tex]f(t)~=~\begin{cases} |\cos(t)|~,se~t\in\left(\mathbb{R} - \mathbb{Q}\right) \\ |\sin(t)|~,se~t\in\left(\mathbb{Q} - \mathbb{Z} \right) \\ 1~,se~t\in\mathbb{Z} \end{cases} [/tex] no intervalo de [tex] 0 ~a ~\pi [/tex] .
A integral de Lebesgue é uma generalização da integral de Riemann que permite integrar uma classe mais ampla de funções e em domínios mais gerais. Para calcular a integral de Lebesgue de uma função f(t), precisamos primeiro definir uma medida μ que atribui um tamanho a cada subconjunto mensurável do domínio de integração. Uma medida comum é a medida de Lebesgue, que coincide com o comprimento usual dos intervalos na reta real.
No seu caso, a função f(t) é definida por partes em três conjuntos disjuntos: os números racionais, os números irracionais e os números inteiros. Podemos usar a medida de Lebesgue para medir esses conjuntos e obter:
μ(R-Q) = π (o comprimento do intervalo [0,π] sem os pontos racionais)
μ(Q-Z) = 0 (o conjunto dos números racionais sem os inteiros tem medida nula)
μ(Z) = 0 (o conjunto dos números inteiros tem medida nula)
Assim, a integral de Lebesgue de f(t) no intervalo [0,π] é dada por:
Para calcular essa integral, podemos usar o fato de que a função |cos(t)| é contínua e limitada no intervalo [0,π] e, portanto, é integrável a Riemann nesse intervalo. Além disso, a integral de Riemann coincide com a integral de Lebesgue quando a função é integrável a Riemann. Logo, temos:
∫R-Q|cos(t)|dμ = ∫0π|cos(t)|dt
Essa integral pode ser calculada usando as propriedades básicas do cálculo integral, obtendo-se:
Portanto, a integral de Lebesgue da função f(t) no intervalo [0,π] é igual a zero.
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marcelo7197
Está bonito , mas penso que falhou o cálculo de integral. o resultado devia ser 2 e não zero . veja que |cosx|=cosx se x está de 0 a pi/2 e |cosx|=-cosx se x está de pi/2 a pi .
Lista de comentários
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Explicação passo-a-passo:
A integral de Lebesgue é uma generalização da integral de Riemann que permite integrar uma classe mais ampla de funções e em domínios mais gerais. Para calcular a integral de Lebesgue de uma função f(t), precisamos primeiro definir uma medida μ que atribui um tamanho a cada subconjunto mensurável do domínio de integração. Uma medida comum é a medida de Lebesgue, que coincide com o comprimento usual dos intervalos na reta real.
No seu caso, a função f(t) é definida por partes em três conjuntos disjuntos: os números racionais, os números irracionais e os números inteiros. Podemos usar a medida de Lebesgue para medir esses conjuntos e obter:
μ(R-Q) = π (o comprimento do intervalo [0,π] sem os pontos racionais)
μ(Q-Z) = 0 (o conjunto dos números racionais sem os inteiros tem medida nula)
μ(Z) = 0 (o conjunto dos números inteiros tem medida nula)
Assim, a integral de Lebesgue de f(t) no intervalo [0,π] é dada por:
∫0πf(t)dμ = ∫0π|cos(t)|dμ + ∫0π|sin(t)|dμ + ∫0π1dμ
= ∫R-Q|cos(t)|dμ + ∫Q-Z|sin(t)|dμ + ∫Z1dμ
= ∫R-Q|cos(t)|dμ + 0 + 0
= ∫R-Q|cos(t)|dμ
Para calcular essa integral, podemos usar o fato de que a função |cos(t)| é contínua e limitada no intervalo [0,π] e, portanto, é integrável a Riemann nesse intervalo. Além disso, a integral de Riemann coincide com a integral de Lebesgue quando a função é integrável a Riemann. Logo, temos:
∫R-Q|cos(t)|dμ = ∫0π|cos(t)|dt
Essa integral pode ser calculada usando as propriedades básicas do cálculo integral, obtendo-se:
∫0π|cos(t)|dt = |sin(t)|0π = |sin(π)| - |sin(0)| = 0 - 0 = 0
Portanto, a integral de Lebesgue da função f(t) no intervalo [0,π] é igual a zero.