Matemáticas, pregunta formulada por irvinghdez0125, hace 8 meses


¿Cuál es el valor de S^3 0 xdx?​

Respuestas a la pregunta

Contestado por jimenezcamachodaniel
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Respuesta:

Integracion de funciones de una variable ´

En el cap´ıtulo anterior nos interesamos en el siguiente problema: dada una funcion, hallar su de- ´

rivada. Sin embargo, muchas aplicaciones importantes del calculo est ´ an relacionadas con el problema ´

inverso, esto es, dada una funcion, calcular una nueva cuya derivada sea la funci ´ on inicial. ´ Este proceso

de calculo llamado integraci ´ on ser ´ a desarrollado a lo largo de este cap ´ ´ıtulo, el cual es dividido en dos

partes fundamentales:

1. Calculo de primitivas: ´ En esta primera parte nos centraremos en como resolver el problema de ´

calculo anterior. Es decir, dada una funci ´ on real de una variable real ´ f : I → R, definida en el

intervalo I, estudiaremos diferentes metodos para conseguir una nueva funci ´ on´ F : I → R que sea

derivable y cumpla que F

0

(x) = f(x), para todo x ∈ I. En tal caso diremos que F es una primitiva

de f .

2. Aplicaciones: En la segunda parte del tema estudiaremos algunas aplicaciones de interes del c ´ alcu- ´

lo de primitivas. Hallaremos areas comprendidas entre dos curvas, longitudes de curvas, y ´ area y ´

volumen encerrado por una superficie de rotacion. ´

3.1 Calculo de primitivas. Integral indefinida ´

Comenzaremos fijando las ideas del problema que pretendemos resolver:

Dada una funcion real de variable real ´ f : I → R definida sobre un intervalo I queremos encontrar

una funcion derivable ´ F : I → R tal que F

0

(x) = f(x), para todo x ∈ I.

Definicion 44 (Primitiva de una funci ´ on) ´

Una funcion´ F(x) que resuelva el problema anterior sera llamada una primitiva de ´ f(x).

Por ejemplo, supongamos que queremos calcular una primitiva de la funcion´ f(x) = 2x. Entonces,

de lo aprendido en el tema anterior sabemos que la funcion´ F(x) = x

2

es una primitiva de f(x) ya que

F

0

(x) = (x

2

)

0 = 2x = f(x).

De la misma manera la funcion´ G(x) = x

2 +1 es tambien una primitiva de ´ f(x) ya que

G

0

(x) = (x

2 +1)

0 = 2x = f(x).

Observemos del ejemplo anterior que una vez que uno obtiene una primitiva F(x) de la funcion´ f(x)

definida sobre un intervalo I, entonces la nueva funcion´ F(x) +C es tambien una primitiva de ´ f(x), para

59

60 3.1. Calculo de primitivas. Integral indefinida ´

cualquier constante C. De hecho, una vez conocida una primitiva de una funcion, cualquier otra primitiva ´

es igual a la anterior salvo una constante. Esto lo expresamos en el siguiente resultado:

Resultado

Sea f : I → R una funcion definida en un intervalo I y F ´ : I → R una primitiva suya. Entonces

cualquier otra primitiva de f(x) es de la forma F(x) +C, donde C es una constante real.

Utilizaremos el termino ´ integral indefinida de la funcion´ f(x) al conjunto de todas sus primitivas. A

dicho conjunto lo denotaremos por

Z

f(x)dx.

As´ı, si F(x) es una primitiva de f(x) escribiremos

Z

f(x)dx = F(x) +C,

ya que por el resultado anterior todas las primitivas de f(x) son iguales a F(x) salvo constante C.

Por ejemplo, sabemos del calculo b ´ asico de derivadas que una primitiva de ´ f(x) = cos x es la funcion´

F(x) = senx ya que

F

0

(x) = (senx)

0 = cos x = f(x).

Por tanto, usaremos la notacion´ Z

cos x dx = senx+C,

para indicar que el conjunto de todas las primitivas de f(x) = cos x viene dado por las funciones de la

forma senx+C.

Hemos de observar que el calculo de primitivas aparece de manera natural en muchos problemas ´

de la F´ısica, Qu´ımica, Biolog´ıa, etcetera. Un ejemplo elemental de esto ocurre cuando conocemos la ´

velocidad de un cuerpo movil, ´ v(t), que depende del tiempo y queremos calcular el espacio, s(t), que el

movil ha recorrido. Ya que ´ v(t) = s

0

(t), tenemos que s(t) es una primitiva de v(t).

EJEMPLO

Supongamos que la velocidad de un cuerpo movil viene dada en funci ´ on del tiempo por la funci ´ on´

v(t) = 2t, donde t es el tiempo medido en segundos y la velocidad esta m

Explicación paso a paso:

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