Calculo integral
UrielsitomixEnsayo29 de Octubre de 2021
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CAP´ITULO VII. INTEGRACIO´N INDEFINIDA
SECCIONES
- Integrales inmediatas.
- Integraci´on por sustituci´on.
- Integraci´on por partes.
- Integraci´on por fracciones simples.
- Aplicaciones de la integral indefinida.
- Ejercicios propuestos.
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:
- ∫ fj(x)dx = f (x) + C.
- ∫ [f (x) ± g(x)]dx = ∫ f (x)dx ± ∫ g(x)dx.
- ∫ 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
- ∫ sen xdx = − cos x + C.
- ∫ cos xdx = sen x + C.
- ∫ sec2 xdx = tg x + C.
- ∫ sec x tg xdx = sec x + C.
- ∫ cosec x cotg xdx = − cosec x + C.
- ∫ cosec2 xdx = − cotg x + C.
8) ∫
1
√1 − x2[pic 4]
dx = arc sen x + C.
- ∫ 1 dx = arc tg x + C.[pic 5]
- ∫ √ 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 x−2 y tenemos:
∫ −2
x−1 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 − ∫ x√xdx = ∫ 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 ∫ x−1/2dx = 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.
...