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Aula 550 — Área entre curvas em relação ao eixo $y$

50 min

Objetivo geral

Calcular a área entre curvas integrando em relação a y, quando essa abordagem é mais natural que integrar em x.

Objetivos específicos

  • Reconhecer situações em que expressar as curvas como x=g(y) é mais simples que y=f(x).
  • Encontrar interseções resolvendo em termos de y.
  • Calcular a área como ∫(xdireita-xesquerda)dy.

Conhecimentos prévios

  • Área entre curvas, Aula 549 deste módulo.
  • Função inversa, Módulo 28.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula550_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 calcular a área da região entre x=y2 e x=y+2, é obrigatório reescrever tudo em função de x antes de integrar?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Escrever x=y2 e x=y+2 no quadro (ambas já expressas em termos de y) e perguntar se é preciso isolar y para integrar em x. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): insistir em integrar sempre em relação a x, mesmo quando a região é mais naturalmente descrita em termos de y — forçar a conversão para y=f(x) pode exigir resolver uma equação do segundo grau (ou pior) para isolar y, uma complicação desnecessária quando integrar diretamente em y já resolve o problema de forma mais direta.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: quando as curvas já estão (ou são mais naturalmente escritas) na forma x=g(y), a área se calcula como ∫(xdireita-xesquerda)dy, de forma análoga à área entre curvas em x (Aula 549), mas com os papéis de x e y trocados. Para x=y2 e x=y+2: as interseções em y são y=-1 e y=2 (resolvendo y2=y+2); testando y=0: x=y+2=2 está à direita de x=y2=0, então a área é ∫[-1,2]((y+2)-y2)dy=9/2 — mesmo valor da Aula 549 (é a mesma região, vista de outro ângulo, já que x=y2 e y=x+2 correspondem à mesma dupla de curvas trocando papéis de x e y). Resolvendo a pergunta do Momento 2: não — quando a região já é natural em termos de y, integrar diretamente em y (∫(xdireita-xesquerda)dy) é mais direto do que forçar uma reescrita complicada em x.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: montar coletivamente a integral em y para a área entre x=4-y2 e x=0 (a área entre a parábola sideways e o eixo y). Em duplas: identificar as interseções em y de x=y2 e x=y+2 e confirmar que a área calculada bate com a da Aula 549.

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 — quando a região é mais natural em y, não é preciso forçar a conversão para x; integrar diretamente em y, com ∫(xdireita-xesquerda)dy, é a abordagem mais direta.

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. Encontre as interseções de x=y2 e x=y+2, em termos de y.

Gabarito: y=-1 e y=2.

2. Qual curva está à direita da outra entre y=-1 e y=2?

Gabarito: x=y+2.

3. Calcule a área entre x=y2 e x=y+2 integrando em y.

Gabarito: 9/2.

4. Quando é preferível integrar em relação a y, em vez de x?

Gabarito: Quando a região é mais naturalmente descrita como x=g(y), evitando ter que isolar y de forma complicada.

5. Encontre o erro: "toda área entre curvas deve ser calculada integrando em relação a x, nunca em y".

Gabarito: Errado: quando a região é mais natural em y, integrar em y é mais direto e evita conversões desnecessárias.