calculus

Integral imprópria

Uma integral imprópria tem um limite infinito ou um integrando ilimitado em algum ponto do intervalo. É avaliada como um limite de integrais próprias.

Uma integral imprópria tem pelo menos uma das seguintes características:

  1. Limite infinito: af(x)dx\int_a^\infty f(x) \, dx ou f(x)dx\int_{-\infty}^\infty f(x) \, dx.
  2. Integrando ilimitado em algum ponto de [a,b][a, b] (assíntota vertical).

Ambas são avaliadas como limites de integrais próprias:

af(x)dx=limbabf(x)dx\int_a^\infty f(x) \, dx = \lim_{b \to \infty} \int_a^b f(x) \, dx

Se o limite for finito, converge; caso contrário, diverge.

Exemplos famosos:

  • 11x2dx=1\int_1^\infty \frac{1}{x^2} dx = 1
  • 11xdx=\int_1^\infty \frac{1}{x} dx = \infty ✗ (um decaimento mais lento diverge)
  • ex2dx=π\int_{-\infty}^\infty e^{-x^2} dx = \sqrt{\pi} — integral gaussiana.

Os critérios de convergência (comparação, critério p) decidem se vale a pena integrar. Integrais impróprias aparecem na probabilidade (normalização da FDP), nas transformadas de Fourier e na física.