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Calculo integral

UrielsitomixEnsayo29 de Octubre de 2021

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CAP´ITULO VII. INTEGRACIO´N INDEFINIDA

SECCIONES

  1. Integrales inmediatas.
  2. Integraci´on por sustituci´on.
  3. Integraci´on por partes.
  4. Integraci´on por fracciones  simples.
  5. Aplicaciones de la integral indefinida.
  6. Ejercicios propuestos.
  1. INTEGRALES INMEDIATAS.

[pic 1]

Se  dice  que  una  funci´on  y  =  F (x)  es  integral  indefinida  (tambi´en  llamada primitiva o antiderivada) de otra funci´on y = f (x) cuando Fj(x) = f (x). La notaci´on usual para representar este  hecho es  la  siguiente:

F (x) = f (x)dx.

El  t´ermino  ”dx”indica  que  la  variable  respecto  a  la  cual  se  est´a  integrando es ”x”.

Para calcular integrales se deben encontrar funciones cuya derivada sea la funci´on  original.  Se  tratar´a  entonces  de  aplicar  las  reglas  de  derivaci´on  en sentido inverso, donde conocidas las derivadas de las funciones, se encuentren las propias funciones.

Una diferencia fundamental consiste en que mientras cada funci´on s´olo tiene una derivada, tiene infinitas integrales, porque si Fj(x) = f (x), entonces [F (x) + C]j = f (x) para cualquier constante C.[pic 2]

Esto se indicar´a escribiendo     f (x)dx = F (x) + C. De  este  modo, todas las primitivas  de  una  funci´on  se  obtienen  sumando  una  constante  arbitraria  a una  primitiva  particular.  Las  siguientes  propiedades  permitir´an  descompo-

ner integrales  en otras m´as sencillas:

  1. fj(x)dx = f (x) + C.
  2. [f (x) ± g(x)]dx = f (x)dx ± g(x)dx.
  3. kf (x)dx = k f (x)dx, k R.

De  las  f´ormulas  de  derivaci´on  se  obtiene  la  siguiente  tabla  de  integrales inmediatas, sin m´as  que cambiar el orden de  las  f´ormulas.

n+1[pic 3]

1)      n     =        +    si    =   1.

n + 1

  1. sen xdx = cos x + C.
  2. cos xdx = sen x + C.
  3. sec2 xdx = tg x + C.
  4. sec x tg xdx = sec x + C.
  5. cosec x cotg xdx = cosec x + C.
  6. cosec2 xdx = cotg x + C.

8)


1

1 x2[pic 4]


dx = arc sen x + C.

  1.    1        dx = arc tg x + C.[pic 5]
  2. ∫        1        dx = arcsec x + C.[pic 6]

x  x2 1

11) ∫  1 dx = ln |x| + C.[pic 7]

x[pic 8]

12)        x        =                + ln a

Veremos a continuaci´on algunos casos de aplicaci´on de las f´ormulas anterio- res.

Soluci´on[pic 9]

Aplicaremos las propiedades (ii) y (iii) para descomponer la integral en otras integrales  m´as  simples.

I = 4 x3dx 5 x2dx + 7 dx.

Aplicando la regla (1) se pueden resolver las integrales que resultan:

4x4[pic 10]

[pic 11]


5x3

[pic 12]


4        5x3

[pic 13]

I =  4  


3   + 7x + C = x  


3   + 7x + C.

Ten en cuenta que   dx =   x0dx = x1/1 + C = x + C.

Aunque se deber´ıa sumar una constante a cada integral, como esa constante es arbitraria, se an˜ade al resultado final una constante, que ser´ıa la suma de cada una de las restantes.

[pic 14]

Soluci´on

Escribimos 1/x2 como x2 y tenemos:

∫        2


x1        1

[pic 15]

I =        x


dx =


1  + C = x + C.

Soluci´on[pic 16]

Si escribimos el integrando en forma de potencia:[pic 17][pic 18]

∫        1/3[pic 19][pic 20][pic 21]


z4/3

[pic 22]


3 4/3

Soluci´on[pic 23]

Si separamos en dos integrales, resulta:

I = xdx xxdx = x1/2dx x3/2dx = 2 x3/2 2 x5/2 + C.[pic 24][pic 25][pic 26][pic 27]

[pic 28]

Soluci´on

Si escribimos el integrando en forma de potencia, tenemos:

I = x1/2dx 1 xdx + 2 x1/2dx = 2 x3/2 1 x2 + 4x1/2 + C.[pic 29][pic 30][pic 31]

Soluci´on[pic 32]

Desarrollando la potencia,

I        =  (9s2 + 24s + 16)ds = 9s2ds + 24sds + 16ds

= 9 s3  + 24 s2  + 16  +        = 3 3 + 12 2 + 16 +[pic 33][pic 34]

3        2        s        C        s        s        s        C.

...

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