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Aula 544 — Integração de funções racionais

50 min

Objetivo geral

Integrar funções racionais impróprias, aplicando divisão polinomial antes de outras técnicas.

Objetivos específicos

  • Reconhecer uma função racional imprópria (grau do numerador ≥ grau do denominador).
  • Aplicar divisão polinomial para reescrever a função como polinômio mais um resto sobre o denominador.
  • Integrar cada parte separadamente após a divisão.

Conhecimentos prévios

  • Divisão de polinômios, Módulo 10.
  • Integrais imediatas, Aula 532 deste módulo.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula544_Apresentacao.pptx.
  • Quadro/lousa e material de escrita.
  • Wolfram Alpha e GeoGebra CAS, para verificar integrais e visualizar áreas e sólidos de revolução.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: para integrar x3/(x-1), dá pra aplicar direto alguma regra de integração de fração, sem mexer na expressão antes?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Escrever ∫x3/(x-1)dx no quadro e perguntar se existe uma técnica direta para essa fração, do jeito que está. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): tentar integrar uma função racional IMPRÓPRIA (grau do numerador maior ou igual ao do denominador) diretamente, sem simplificar primeiro — assim como no Módulo 28 (assíntota oblíqua), quando o grau de cima é maior ou igual ao de baixo, é preciso fazer a divisão polinomial ANTES de aplicar qualquer técnica de integração.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: quando o grau do numerador é maior ou igual ao do denominador (fração imprópria), divide-se primeiro: x3÷(x-1) dá quociente x2+x+1 e resto 1, então x3/(x-1)=x2+x+1+1/(x-1). Integrando termo a termo: ∫(x2+x+1+1/(x-1))dx=x3/3+x2/2+x+ln|x-1|+C. Sem essa divisão prévia, não há regra direta para integrar a fração imprópria original. Resolvendo a pergunta do Momento 2: não — é preciso fazer a divisão polinomial primeiro, reescrevendo a fração imprópria como polinômio mais uma fração própria, e só então integrar cada parte.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: dividir e integrar coletivamente ∫x2/(x+1)dx (dividindo: x-1+1/(x+1), integrando: x2/2-x+ln|x+1|+C). Em duplas: dividir e integrar ∫(x2+1)/(x-2)dx.

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação (fechamento circular)

Retomar a pergunta do Momento 1: não — x3/(x-1) é uma fração imprópria (grau do numerador maior que o do denominador); é preciso fazer a divisão polinomial primeiro, obtendo x2+x+1+1/(x-1), e só então integrar cada termo separadamente.

Avaliação formativa

Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.

Lista de exercícios

1. Divida x3 por (x-1) e escreva o resultado.

Gabarito: x2+x+1+1/(x-1).

2. Calcule ∫x3/(x-1)dx.

Gabarito: x3/3+x2/2+x+ln|x-1|+C.

3. Calcule ∫x2/(x+1)dx.

Gabarito: x2/2-x+ln|x+1|+C.

4. Quando é necessário fazer divisão polinomial antes de integrar uma função racional?

Gabarito: Quando o grau do numerador é maior ou igual ao grau do denominador (fração imprópria).

5. Encontre o erro: "x3/(x-1) pode ser integrada diretamente, sem nenhuma manipulação prévia".

Gabarito: Errado: é uma fração imprópria; é preciso fazer a divisão polinomial antes de integrar.