PROBLEMAS CÁLCULO INTEGRAL EXAMEN

8/14/2019 PROBLEMAS CÁLCULO INTEGRAL EXAMEN

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PROFESOR JANOM A T E M Ä T I C A S

p r o f e s o r j a n o @ g m a i l . c o m – 6 6 8 8 0 5 2 2 4 Prof. VÄCTOR M. VITORIA

Bachillerato -Universidad

C • L C U L O I N T E G R A L E j . e x ‚ m e n e s – 2 ƒ b a c h . - 1 -

E J E R C I C I O S D E E X A M E N D E C € L C U L O I N T E G R A L 2 • b a c h i l l e r a t o

A c o n t i n u a c i ‚ n s e p r e s e n t a n u n c o n j u n t o d e e j e r c i c i o s d e e x a m e n d e c ƒ l c u l o i n t e g r a l c o r r e s p o n d i e n t e a l a a s i g n a t u r a d e m a t e m ƒ t i c a s I d e 2 • d e b a c h i l l e r a t o . L a c o r r e c c i ‚ n e s t ƒ e n l a s p ƒ g i n a s s i g u i e n t e s .

1 • ) E n c u e n t r a l a f u n c i ‚ n p r i m i t i v a d e 2 x 3 x

x ) x ( f

2

2

q u e v a l e 2 e n x = 0 .

2 • ) C a l c u l a :

2

0

3 d x x s e n

3 • ) C a l c u l a :

2

0 2 4 x d x

4 • ) C a l c u l a :

1

0

x 2 d x e x

5 • ) C a l c u l a e l ƒ r e a l i m i t a d a p o r f ( x ) = x 2 , g ( x ) = 2 x 2 y h ( x ) = 2 x

6 • ) E l r e c t ƒ n g u l o d e v „ r t i c e s A ( 0 , 0 ) , B ( A , 0 ) , C ( A , - A 2 ) y D ( 0 , - A 2 ) q u e d a d i v i d i d o e n d o s p a r t e s

p o r f ( x ) = x 2

– A x . H a z u n d i b u j o y c a l c u l a e l ƒ r e a d e l o s d o s r e c i n t o s .

7 • ) C a l c u l a e l v a l o r d e A s i e l ƒ r e a c o m p r e n d i d a e n t r e f ( x ) = 2 x – x 2 y g ( x ) = A x , v a l e 1 / 6 , s i e n d o A > 0 .

8 • ) D e f i n e s u m a s u p e r i o r y s u m a i n f e r i o r d e u n a f u n c i ‚ n e n u n i n t e r v a l o y c o r r e s p o n d i e n t e a u n a p a r t i c i ‚ n . A p l † c a l o a f ( x ) = x 2 – 4 e n [ - 3 , 2 ] p a r a P = { - 3 , - 1 , 1 , 2 } .

RESOLUCIÄNA l p r i n c i p i o d e c a d a s o l u c i ‚ n h a y u n a s p i s t a s . S i n o s a b e s c ‚ m o e m p e z a r c o n s ‡ l t a l a s p e r o t e n e n c u e n t a q u e e s o s i g n i f i c a q u e t i e n e s a ‡ n m u c h o p o r e s t u d i a r y a p r e n d e r .

S i y a h a s h e c h o e l e j e r c i c i o , e s e l m o m e n t o d e c o m p r o b a r l o s c o n s u l t a n d o l a s r e s p u e s t a s .

1 • ) E n c u e n t r a l a f u n c i ‚ n p r i m i t i v a d e 2 x 3 x

x ) x ( f

2

2

q u e v a l e 2 e n x = 0 .

S e t r a t a d e u n a f u n c i € n q u e e s u n c o c i e n t e d e p o l i n o m i o s . C o m o e l g r a d o d e l n u m e r a d o r e s i g u a l a l d e l d e n o m i n a d o r , p r i m e r o s e e f e c t • a l a d i v i s i € n y s e a p l i c a l a r e l a c i € n q u e d i c e q u e e l e s a d i v i s i € n e s i g u a l a l c o c i e n t e m ‚ s e l r e s t o e n t r e e l d i v i s o r .

A c o n t i n u a c i € n q u e d a r ‚ u n f r a c c i € n q u e h a b r ‚ q u e d e s c o m p o n e r e n o t r a s m ‚ s s i m p l e s p a r a q u e s u f u n c i € n p r i m i t i v a s e a d e t i p o l o g a r i t m o n e p e r i a n o . P a r a t e r m i n a r h a b r ƒ a q u e a p l i c a r e l t e o r e m a f u n d a m e n t a l d e l c ‚ l c u l o ( R e g l a d e B a r r o w )







d x x c o s x s e n d x x s e n d x x c o s 1 x s e n d x x s e n I 2 2 3

C 3

x c o s x c o s

2

3

2

3

2

3

1 1 0 0

3

x c o s x c o s

2

0

2

3 • ) C a l c u l a :

2

0 2 4 x d x

S e c o m i e n z a o p e r a n d o p a r a o b t e n e r u n “ 1 ” e n v e z d e l 4 , p a r a l o q u e d i v i d i m o s e n t r e “ 4 ” n u m e r a d o r y d e n o m i n a d o r .

8 4 2

1 0

2

1 1 a r c t g

2

1

2

x a r c t g

2

1 d x

2 x

1

2 1

2

1 d x

2

x

4

4 4

1

4 x

d x 2

0

2

0

2

2

0

2

0 2

4 • ) C a l c u l a :

1

0

x 2 d x e x

x = u d x = d u

e 2 x . d x = d v

v e

2

1 d x e 2

2

1 d v d x e x 2 x 2 x 2

1

0

x 2 x 2

1

0

1

0

x 2 x 2 x 2 x 2

1

0

x 2 e 4

1 e

2

x d x e 2

4

1 e

2

x d x e

2

1 e

2

1 x d x e x

= 4

1 e

4

1

4

e

2

1

1 2

1

2

1

e 2

1

2

1

x e 2

1 2 2 x 2

1

0

x 2

S i e m p r e q u e v e a s u n x 2 e n e l d e n o m i n a d o r f u e r a d e u n a r a ƒ z s u m a d o a u n n • m e r o y o t r o n • m e r o e n e l n u m e r a d o r , t i e n e s q u e p e n s a r q u e p u e d e t r a t a r s e d e u n a r c o t a n g e n t e . P a r a e l l o

h a b r ‚ q u e o p e r a r c o n c o n s t a n t e s h a s t a l l e g a r a l a e x p r e s i € n d e l a i n t e g r a l i n m e d i a t a .

S e t r a t a d e u n a t ƒ p i c a i n t e g r a l p o r p a r t e s . E n e s t e c a s o e s i m p o r t a n t e a s i g n a r c o r r e c t a m e n t e q u „ e s l o q u e h a y q u e d e r i v a r y q u „ e s l o q u e h a b r ‚ q u e i n t e g r a r d e c a d a p a r t e . D e r i v a r e m o s “ x ” , p o r q u e s i d e r i v a m o s e 2 x l a e x p r e s i € n n o s e v a a s i m l i f i c a r .







5 • ) C a l c u l a e l ƒ r e a l i m i t a d a p o r f ( x ) = x 2 , g ( x ) = 2 x 2 y h ( x ) = 2 x

2 x

0 x 0 2 x x 0 x 2 x x 2 x

x 2 ) x ( h

x ) x ( f

2

1 2 2 2

1 x

0 x 1 x x 2 x 2 x 2

x 2 ) x ( h

x 2 ) x ( g

2

1 2 2

2

1

0

1

0

3 2

1

0

2 2 1 u

3

1

3

x d x x d x x x 2 A

2

2

1

3 2 2

1

2 2 u

3

2

3

1 1

3

8 4

3

x

2

x 2 d x x x 2 A

A = 2 2 1 u 1

3

2

3

1 A A

6 • ) E l r e c t ƒ n g u l o d e v „ r t i c e s A ( 0 , 0 ) , B ( A , 0 ) , C ( A , - A 2 ) y D ( 0 , - A 2 ) q u e d a d i v i d i d o e n d o s p a r t e s p o r f ( x ) = x 2 – A x . H a z u n d i b u j o y c a l c u l a e l ƒ r e a d e l o s d o s r e c i n t o s .

H a g a m o s u n o s c ƒ l c u l o s p r e v i o s p a r a p o d e r r e p r e s e n t a r l a g r ƒ f i c a d e l a p a r ƒ b o l a .

M † n i m o d e f ( x )

f ’ ( x ) = 2 x – A = 0 ; x = A / 2 ; 2

A

2

A

4

A 2

A f 2 2 2

E n e s t o s e j e r c i c i o s e s f u n d a m e n t a l h a c e r l a r e p r e s e n t a c i € n g r ‚ f i c a . P a r a e l l o h a y q u e c a l c u l a r l o s p u n t o s d e c o r t e q u e t e n d r ‚ n m u c h o q u e v e r c o n l o s l ƒ m i t e s d e i n t e g r a c i € n .

E n e s t e c a s o , e l ‚ r e a r e s u l t a n t e h a b r ‚ q u e o b t e n e r l a c a l c u l a n d o ‚ r e a s p a r c i a l e s y l u e g o o p e r a n d o c o n e l l a s p a r a c o n s e g u i r l a s u p e r f i c i e p e d i d a .

D e n u e v o l a r e p r e s e n t a c i € n g r ‚ f i c a e s i m p r e s c i n d i b l e y h a b r ‚ q u e h a c e r l a e n f u n c i € n d e l

p a r ‚ m e t r o A . N o s e r ‚ e x a c t a p e r o s i p o s i b l e . T e r e c u e r d o q u e c u a n d o u n a f u n c i € n p o l i n € m i c a d e s e g u n d o g r a d o t i e n e e l c o e f i c i e n t e d e “ x 2 ” > 0 , s u s r a m a s e s t ‚ n h a c i a a r r i b a . S i e s < 0 , s u s r a m a s e s t a r ‚ n h a c i a a b a j o .







C o r t e s c o n l o s e j e s ( y = 0 )

A x

0 x A x x A x x 0

2

1 2

6

A

6

A 3 A 2

2

A

3

A

2

A x

3

x A x x 0 S

3 3 3 3 3

A

0

2 3 2

1

C o m o S e s u n r e c t ƒ n g u l o , p a r a c a l c u l a r S 2 s u s t r a e m o s

S 1 a l ƒ r e a t o t a l d e l r e c t ƒ n g u l o . E s t e ƒ r e a s e r ƒ : S = A . A 2 = A 3

S = S 1 + S 2 ; S 2 = S – S 1 = 2 3 3

3 u 6

A 5

6

A A

S e g ‡ n e l p r o f e s o r , i g u a l t e p i d e q u e S 2 l o o b t e n g a s t a m b i „ n m e d i a n t e c ƒ l c u l o i n t e g r a l . E n e s e c a s o :

c q d 6

A 5

6

A 6 A 3 A 2

0 A 2

A

3

A x A

2

x A

3

x d x A A x x S

3 3 3 3

3 3 3 A

0

2 2 3

2 2 2

7 • ) C a l c u l a e l v a l o r d e A s i e l ƒ r e a c o m p r e n d i d a e n t r e f ( x ) = 2 x – x 2 y g ( x ) = A x , v a l e 1 / 6 , s i e n d o A > 0 .

V a m o s a h a c e r l o s c ƒ l c u l o s p r e v i o s p a r a c o n s e g u i r l a a p r o x i m a c i ‚ n g r ƒ f i c a .

M ƒ x i m o d e f ( x ) : f ’ ( x ) = 2 – 2 x = 0 ;

1 x

0 x 0 x 1 2

2

1 ; f ( 1 ) = 1 ; M ( 1 , 1 )

C o r t e s c o n O X : f ( x ) = 0 2 x – x 2 = 0

2 x

0 x 0 x 2 x

2

1

D e n u e v o h a y q u e h a c e r l a g r ‚ f i c a , s € l o q u e e n e s t e c a s o e s a b i e r t a y a q u e d e p e n d e d e l p a r ‚ m e t r o A . E s t o s i g n i f i c a q u e h a r e m o s u n a r e p r e s e n t a c i € n g r ‚ f i c a p o s i b l e p e r o p u e d e q u e n o s e a l a e x a c t a . E s t o n o d e b e p r e o c u p a r t e y a q u e c u a n d o c o n o z c a s e l p a r ‚ m e t r o A p o d r ‚ s h a c e r l a r e p r e s e n t a c i € n c o r r e c t a .







C o r t e s c o n g ( x ) :

A x y

x x 2 y 2

A x = 2 x – x 2

0 = x . ( 2 – A ) – x 2

A 2 x

0 x x A 2 x 0

2

1

P o r l o t a n t o , e l ƒ r e a a m a r i l l a p e d i d a s e r ƒ :

0 9 A 1 2 A 6 A 6

1

6

8 A 1 2 A 6 A

6

A 4 A A 4 A 8 A 2 8

6

A 2 A 4 A 4

6

A 3 A 2 4 6 A 4 A 4

2

A

3

A 2 1 A 2 0

2

A

3

x 1 x

2

x A

3

x x

2

x A

3

x

2

x 2 d x A x x x 2

2 3 2 3 2 3 2

2 2 2

0

A 2

2

0

A 2

2 3 2

0

A 2

2 3 2 0

A 2

2

1 - 6 1 2 - 9 3 3 - 9 9

1 - 3 3 0 . P o r l o t a n t o A = 3

S e r e s u e l v e : x 2 - 3 x + 3 = 0 ;

2

1 2 9 3 x . . . s o l u c i o n e s i m a g i n a r i a s .

P e r o s u p o n g a m o s q u e l a g r ƒ f i c a p r e v i a f u e s e :

H a b r ‚ s o b s e r v a d o q u e h e p u e s t o c o m o v a l o r d e l ‚ r e a - 1 / 6

y n o 1 / 6 . E s o e s d e b i d o a q u e t a l y c o m o h e p l a n t e a d o e l d i b u j o e l ‚ r e a q u e d a p o r d e b a j o d e l e j e O X . E l d i b u j o p r o v i s i o n a l t a m b i „ n h a c o n d i c i o n a d o e l o r d e n d e l o s l ƒ m i t e s d e i n t e g r a c i € n .

‰ C € m o r e s o l v e r l a e c u a c i € n d e

t e r c e r g r a d o ? . E n p r i m e r l u g a r n o a s u s t a r s e , y e n s e g u n d o a p l i c a r R u f f i n i .







R e s o l v a m o s d e n u e v o e l p r o b l e m a p e r o c a m b i a n d o d e e s t r a t e g i a a l g e b r a i c a d e m o d o q u e e l

c ƒ l c u l o r e s u l t e m ƒ s s e n c i l l o ( s e p o d r † a h a b e r u t i l i z a d o e s t e m i s m o m „ t o d o e n e l c a s o a n t e r i o r )

1 A 1 A 2

6

1

3

A 2

2

A 2

3

x

2

x A 2 d x x x x 2 d x A x x x 2

3 3

A 2

0

3 2 A 2

0

2

A 2

0

2

8 • ) D e f i n e s u m a s u p e r i o r y s u m a i n f e r i o r d e u n a f u n c i ‚ n e n u n i n t e r v a l o y c o r r e s p o n d i e n t e a u n a p a r t i c i ‚ n . A p l † c a l o a f ( x ) = x 2 – 4 e n [ - 3 , 2 ] p a r a P = { - 3 , - 1 , 1 , 2 } .

[ - 3 , 2 ] p a r a P = { - 3 , - 1 , 1 , 2 }

H a l l a m o s e l M ƒ x i m o y e l m † n i m o p a r a c a d a p a r t i c i ‚ n o s u b i n t e r v a l o , f i j ƒ n d o n o s e n l a g r ƒ f i c a :

[ - 3 , 1 ] M ƒ x = 5 ; m † n = - 3 S u m a s u p e r i o r = l a s u m a d e l o s r e c t ƒ n g u l o s d e b a s e

[ - 1 , 1 ] M ƒ x = - 3 ; m † n = - 4 l a l o n g i t u d d e l i n t e r v a l o y d e

[ 1 , 2 ] M ƒ x = 0 ; m † n = - 3 a l t u r a e l M ƒ x i m o

S u m a i n f e r i o r = l a s a l t u r a s e l m † n i m o

S u m a s u p e r i o r = 2 . 5 + 2 . ( - 3 ) + 1 . 0 = 4

S u m a i n f e r i r o r = 2 . ( - 3 ) + 2 . ( - 4 ) + 1 . ( - 3 ) = - 1 7

L a d e f i n i c i € n d e s u m a s u p e r i o r e i n f e r i o r l a p u e d e s e n c o n t r a r e n c u a l q u i e r l i b r o d e t e x t o o e n i n t e r n e t .

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