MATEMATICAS
                                                                     2º Bachillerato


                                   MaTEX
                                                                               r=A+lu


                      Proyecto                                      A


                                                                           d

                                                                        B
                                                                        s=B+mv


                    Integral Definida                                    SOCIALES




                                                                   MaTEX
                         Fco Javier Gonz´lez Ortiz
                                        a




                                                                        Integral
                                                                        Definida
Directorio
      Tabla de Contenido
      Inicio Art´
                ıculo




 c 2004 gonzaleof@unican.es                                          Doc Doc
11 de junio de 2004                                  Versin 1.00
                                                                   Volver Cerrar
MATEMATICAS
                                                      2º Bachillerato

                  Tabla de Contenido                 A
                                                                r=A+lu




1. Integral Definida                                         d

                                                         B
2. Teorema Fundamental del C´lculo
                                a                        s=B+mv
                                                         SOCIALES
   2.1. Regla de Barrow
3. Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
           o     a         a
   3.1. Area del recinto para una funci´n
                                        o           MaTEX
   3.2. Para dos funciones positivas sin corte
   3.3. Para dos funciones cualesquiera sin corte
   3.4. Para dos funciones que se cortan




                                                         Integral
                                                         Definida
   Soluciones a los Ejercicios
   Soluciones a los Tests




                                                      Doc Doc

                                                    Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 1: Integral Definida
     o                                            3     2º Bachillerato
                                                                  r=A+lu
1. Integral Definida                                    A


                                                              d
   El problema planteado es hallar el ´rea de
                                        a
                                                           B
   la regi´n que encierra la curva del gr´fico
           o                               a               s=B+mv
                                                           SOCIALES
   con la recta horizontal.
   Una idea sencilla consiste en dividir la re-
   gi´n en rect´ngulos verticales y de esta
     o           a                                    MaTEX
   forma de ((llenar)) la regi´n con numerosos
                              o
   rect´ngulos.
       a
   De esta manera el ´rea de la regi´n se
                           a              o




                                                           Integral
                                                           Definida
   puede aproximar, cuanto queramos, medi-
   ante la suma de las ´reas de n rect´ngulos,
                         a             a
   tomando todos con la misma base ∆ x.
   Teniendo en cuenta que el ´rea de cada
                                  a
   rect´ngulo se obtiene multiplicando la base
       a
   por la altura, tenemos que el ´rea de cada
                                   a
   rect´ngulo ser´ la base ∆ x por su altura
       a           a
   respectiva f (xi ).
   A la suma de las ´reas de los rect´ngulos
                       a                a
   se les llama sumas de Riemann.


                                                        Doc Doc

                                                      Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 1: Integral Definida
     o                                                 4     2º Bachillerato
                                                                       r=A+lu
                                                            A
A la primera de ellas se le llama suma in-
ferior SInf :                                                      d

                                                                B
SInf = f (x1 ) ∆x + f (x2 ) ∆x + · · · + f (xn ) ∆ x            s=B+mv
                                                                SOCIALES
          n
      =         f (xi ) ∆x
          i=1                                              MaTEX
      =⇒                SInf     ´
                               ≤ Area
A la segunda de ellas se le llama suma su-




                                                                Integral
                                                                Definida
perior SSup :
SSup = f (x1 ) ∆x + f (x2 ) ∆x + · · · + f (xn ) ∆ x
           n
      =         f (xi ) ∆x
          i=1

      =⇒                       ´
                        SSup ≥ Area
Se tiene as´ que
           ı
                        ´
                 SInf ≤ Area ≤ SSup



                                                             Doc Doc

                                                           Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 1: Integral Definida
     o                                                                                         5     2º Bachillerato
                                                                                                               r=A+lu
  A medida que aumentamos el n´mero de rect´ngulos n, (n → ∞) con
                                  u         a                                                       A

∆x → 0, el ´rea buscada se podr´ hallar con
           a                   a
                                                                                                           d
                                               n
                                                                                                        B
                                         lim       f (xi ) ∆x                              (1)          s=B+mv

                                     ∆x→0                                                               SOCIALES
                                     n→∞ i=1

   El s´
       ımbolo             de sumatorio se convirti´ en una “s” estilizada
                                                  o                                  , quedan-     MaTEX
do la expresi´n anterior con la notaci´n
             o                        o
                                     n                        b
                               lim        f (xi ) ∆x =            f (x) dx




                                                                                                        Integral
                                                                                                        Definida
                              ∆x→0                        a
                              n→∞ i=1
  Definimos Integral Definida de
  f (x) entre a y b, al ´rea de la re-
                        a
                                                      y                        y = f (x)
  gi´n limitada por la funci´n f (x)
    o                         o
  entre los puntos a y b y el eje OX.
  Dicho ´rea lo representaremos con
         a
  el s´
      ımbolo
                     b                                                       Area
                         f (x) dx
                 a
                                                                                           x
                                                                  a                   b

                                                                                                     Doc Doc

                                                                                                   Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 2: Teorema Fundamental del C´lculo
     o                              a                                             6     2º Bachillerato
                                                                                                  r=A+lu
    Si bien las ´reas que determina las funciones se pueden calcular con
                a                                                                      A

el m´todo comentado anteriormente, afortunadamente aqu´ no realizaremos
     e                                                   ı
                                                                                              d
l´
 ımites de sumas de ´reas de rect´ngulos como muestra la ecuaci´n (1). Ello
                    a            a                             o                           B
se debe a un resultado conocido como teorema fundamental del c´lculo
                                                                a                          s=B+mv
                                                                                           SOCIALES


2. Teorema Fundamental del C´lculo
                            a
                                                                                      MaTEX
Teorema 2.1. (Teorema Fundamental del C´lculo) Sea f (x) una funci´n
                                                 a                o
continua en el intervalo I = [a, b]. Entonces la funci´n
                                                      o
                                         x




                                                                                           Integral
                                                                                           Definida
                      F (x) =                f (x) dx es derivable
                                     a                                          (2)
                               F (x) = f (x) x ∈ (a, b)

   El teorema demuestra que la fun-
   ci´n integral que da las ´reas entre
     o                      a                                            f(b)
   a y x para cada valor de x
                          x
            F (x) =           f (x) dx
                      a
                                                     f(a)   F(x)
   es una funci´n cuya derivada es la
               o
   funci´n f (x).
        o
                                                                                        Doc Doc
                                                        a            x   b
                                                                                      Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 2: Teorema Fundamental del C´lculo
     o                              a                                                                  7     2º Bachillerato
     b                                                         x                                                       r=A+lu
                                                                                                            A
         f (x) dx representa un n´mero y
                                 u                                 f (x) dx representa una funci´n de x.
                                                                                                o
 a                                                         a                                                       d
                                             x
Es importante recalcar que                       f (x) dx es una funci´n de x. Como los son
                                                                      o                                         B
                                                                                                                s=B+mv
                                         a                                                                      SOCIALES
                            x                         x                       x
                                f (s) ds =                f (t) dt =              f (w) dw
                        a                         a                       a                                MaTEX
A f (s), f (t) y f (w) se les llama el integrando y las variables s, t o w son las
variables auxiliares de integraci´n.
                                   o
Realiza el siguiente test para ver si se ha comprendido




                                                                                                                Integral
                                                                                                                Definida
                                         3
Test. Sea la expresi´n I =
                    o                        a s2 ds, responder a:
                                     2
 1. El significado de I es
    (a) Integral Definida                                           (b) Integral Indefinida
 2. El significado de I es
    (a) Un n´mero
             u                                                     (b) una funci´n
                                                                                o
 3. El integrando de I es
    (a) a s2 ds             (b) s2                                                  (c) a s2
 4. La variable de integraci´n es
                            o
    (a) a                   (b) ds                                                  (c) s
                                                                                                             Doc Doc

                                                                                                           Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 2: Teorema Fundamental del C´lculo
     o                              a                                            8     2º Bachillerato
                                  x                                                              r=A+lu

Test. Sea la expresi´n I =
                    o                 (a + t2 ) dt, responder a:                      A


                              2
 1. El significado de I es                                                                    d

                                                                                          B
    (a) Integral Definida                        (b) Integral Indefinida                    s=B+mv
                                                                                          SOCIALES
 2. El significado de I es
    (a) Un n´mero
             u
 3. I es funci´n de
              o
                                                (b) una funci´n
                                                             o
                                                                                     MaTEX
    (a) a                     (b) x                           (c) t
 4. El integrando de I es




                                                                                          Integral
                                                                                          Definida
    (a) (a + t2 ) dt        (b) t2                            (c) (a + t2 )
 5. La variable de integraci´n es
                            o
    (a) a                   (b) x                             (c) t
 6. La derivada de I es
    (a) a + x2                (b) a + t2                      (c) (a + t2 ) dt


Test. La derivada de la funci´n F (x) =
                             o                     (1 + x2 )dx es

(a) 1 + x2                                    (b) 0

                                                                                       Doc Doc

                                                                                     Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 2: Teorema Fundamental del C´lculo
     o                              a                                         9      2º Bachillerato
                                                                                               r=A+lu
2.1. Regla de Barrow                                                                A



Teorema 2.2. (Regla de Barrow) Sea f (x) una funci´n continua en el in-
                                                       o                                   d

                                                                                        B
tervalo I = [a, b] y G(x) una primitiva de f (x) Entonces la integral definida           s=B+mv
                                                                                        SOCIALES

                                   b

                               a
                                       f (x) dx = G(b) − G(a)               (3)    MaTEX
   Observaciones:
 1. La importancia de esta regla es fundamental, ya que pone en relaci´n      o




                                                                                        Integral
                                                                                        Definida
    las integrales con las derivadas.
 2. Para hallar la integral definida seguiremos el siguiente proceso:
     a) Se halla una primitiva cualquiera de la funci´n,  o
     b) Se sustituyen en esta primitiva los l´   ımites de integraci´n -el supe-
                                                                    o
          rior y el inferior- y se restan los resultados.
                                                         π
Ejemplo 2.1. Hallar la integral definida                      cos x dx
                                                     0

Soluci´n: Hallamos una primitiva
      o                                        cos x dx = sen x luego
                        π
                                                π
                            cos x dx = [ sen x]0 = sen π − sen 0 = 0
                    0
                                                                                     Doc Doc

                                                                                   Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 2: Teorema Fundamental del C´lculo
     o                              a                                                   10     2º Bachillerato
                                                          1                                              r=A+lu

                                                              x2 dx
                                                                                              A
Ejemplo 2.2. Hallar la integral definida
                                                      0                                              d

                                                  2           1 3
Soluci´n: Hallamos una primitiva
      o                                          x dx =         x luego                           B
                                                                                                  s=B+mv
                                                              3                                   SOCIALES
                        1                    1
                                    1 3           1      1       1
                            x2 dx =   x          = (1)3 − (0)3 =
                    0               3        0    3      3       3                           MaTEX
                                3
Ejemplo 2.3. Calcular                |x + 2| dx




                                                                                                  Integral
                                                                                                  Definida
                                −3
                                     −x − 2 x ≤ −2
Soluci´n: Como |x + 2| =
      o
                                     x + 2 −2 < x
               3                       −2                             3
                   |x + 2| dx =             (−x − 2) dx +                 (x + 2) dx+
              −3                      −3                          −2
                                       −2                        3
                         1                        1 2
               =        − x2 − 2x            +      x + 2x
                         2              −3        2              −2
                                     9        9
               =        (−2 + 4) − (− + 6) + ( + 6) − (2 − 4)
                                     2        2
                        1     25
               =           +       = 13
                        2      2                                                               Doc Doc

                                                                                             Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                                                  11     2º Bachillerato
                                                            1                                                         r=A+lu

                                                                (1 + x2 ) dx
                                                                                                           A
Ejercicio 1. Hallar la integral definida
                                                        0                                                         d

                                                                                                               B
3. Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
           o    a         a                                                                                    s=B+mv
                                                                                                               SOCIALES
    Para determinar el ´rea bajo f distinguimos el signo de f (x)
                       a
      Si f (x) > 0 x ∈ [a, b], entonces la integral definida es positiva
                                                                       b
                                                                                                          MaTEX
                              Area del recinto =                           f (x) dx
                                                                   a




                                                                                                               Integral
      Si f (x) < 0 x ∈ [a, b], entonces la integral definida es negativa




                                                                                                               Definida
                                                                           b
                            Area del recinto = −                               f (x) dx
                                                                       a


                                                            a                             b
                                              f(b)


                                                     f(a)                      Area
           f(a)          Area


                                                                                              f(b)
               a                          b                                                                 Doc Doc

                                                                                                          Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                      12     2º Bachillerato
                                                                                          r=A+lu
Ejemplo 3.1. Hallar el ´rea limitada por y = 4 − x2 y el eje OX.
                        a                                                      A


Soluci´n: La funci´n y = 4 − x2 corta al eje Ox en ±2.
      o           o                                                                   d

                                                                                   B
                                                                                   s=B+mv
            2                                        2
                                1                                                  SOCIALES
   A=        (4 − x2 ) dx = 4x − x3
          −2                    3                    −2
              1            1
      = 4(2) − 23 − 4(−2) − (−2)3
                                                                              MaTEX
              3            3
                    32
      =




                                                                                   Integral
                     3




                                                                                   Definida
                                                          −2       2



Ejemplo 3.2. Hallar el ´rea limitada por y = x2 ,x = −2, x = 2 y el eje OX.
                        a
Soluci´n: La funci´n y = x2 corta al eje Ox en 0.
      o           o

                         2                      2
                                          1 3
          A=                 (x2 ) dx =     x
                     −2                   3     −2
                  1 3   1
                =   2 − (−2)3
                  3     3
                               16
                =
                                3                         −2       2
                                                                                Doc Doc

                                                                              Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                                         13     2º Bachillerato
                                                                                                             r=A+lu
3.1. Area del recinto para una funci´n
                                    o                                                             A


    Para determinar el ´rea de un recinto limitado por una funci´n f (x) y
                        a                                         o                                      d

el eje OX entre los puntos a y b necesitamos saber si la funci´n cambia de
                                                              o                                       B
                                                                                                      s=B+mv
signo, hallando los cortes con el eje OX.                                                             SOCIALES
Despu´s, se hallan las integrales definidas por separado en cada intervalo
       e
tomando sus valores en valor absoluto.
El area pedido ser´ la suma de todas las ´reas de cada uno de los recintos.
   ´               a                      a
                                                                                                 MaTEX
               x1
                                          y
  A1 =              f (x) dx




                                                                                                      Integral
                                                                                                      Definida
           a
               x2
  A2 =              f (x) dx
           x1
               b                                a                                   b
                                                           x1           x2              x
  A3 =              f (x) dx
           x2

  A = A1 + A2 + A3




                                   x1                 x2                 b
                     A=                 f (x) dx +         f (x) dx +        f (x) dx
                               a                     x1                 x2                         Doc Doc

                                                                                                 Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                                      14         2º Bachillerato
                                                                                                              r=A+lu
Ejemplo 3.3. Hallar el ´rea delimitada por la gr´fica de cos x, el eje OX en
                         a                      a                                                  A

el intervalo [0, 2π]
                                                                                                          d

Soluci´n:
       o                                                                                               B
                                    π 3π                                                               s=B+mv
La funci´n cos x corta al eje Ox en
         o                            y    .                                                           SOCIALES
                                    2    2
    Teniendo en cuenta los cambios de signo
                        π/2                 3π/2                   2π                         MaTEX
               A=             cos x dx +             cos x dx +          cos x dx
                    0                      π/2                    3π/2

luego




                                                                                                       Integral
                                                                                                       Definida
                         π/2
        A1 = sen x             =1
                         0
                        3π/2                     y
        A2 =    sen x           =2
                        π/2
                        2π
        A3 = sen x              =1
                        3π/2
                                                            π                       3π
                                                                                              x
                Luego                                       2                        2
                                                                                         2π

               Area = 4



                                                                                                    Doc Doc

                                                                                                  Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                                                15     2º Bachillerato
                                                                                                                    r=A+lu
3.2. Para dos funciones positivas sin corte                                                              A


   Para determinar el ´rea de un recinto limitado por dos funciones f (x) y
                        a                                                                                       d

g(x) positivas sin corte entre los puntos a y b, como en la figura, teniendo en                               B
                                                                                                             s=B+mv
cuenta que                                                                                                   SOCIALES

                      b                                                    b

                  a
                          f (x) dx =        azul + rosa
                                                                       a
                                                                               g(x) dx =   rosa
                                                                                                        MaTEX
    el ´rea del recinto comprendi-
       a
    do entre ambas funciones se
                                                                                           f(x)




                                                                                                             Integral
    obtiene restando ambas inte-




                                                                                                             Definida
    grales,
             b                       b
                 f (x) dx −              g(x) dx
         a                       a
    resultando la sencilla expresi´n
                                  o                                  g(x)

                                                                               a             b


                                                       b
                                           A=              (f (x) − g(x)) dx                      (4)
                                                   a


                                                                                                          Doc Doc

                                                                                                        Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                              16     2º Bachillerato
                                                                                                  r=A+lu
Ejemplo 3.4. Hallar el ´rea limitada por las gr´ficas de las funciones f (x) =
            √           a                      a                                       A

x2 y g(x) = x.
                                                                                              d

Soluci´n: Hallamos la intersecci´n de ambas
      o                         o                                                          B
                                                                                           s=B+mv
                  f (x) = √x2             √                                                SOCIALES
                                  =⇒ x2 = x =⇒ x = 0, 1
                  g(x) = x

                                 A=
                                            1
                                                (g(x) − f (x)) dx
                                                                                      MaTEX
                                        0
                                                                        f(x)




                                                                                           Integral
                                                                                           Definida
                    1   √                                                 g(x)
     A =                    x − x2 dx
                0
                                   1
                3 3/2 1 3
         =        x − x
                2     3            0

                             7                                      1
              Area =                                     0
                             6




                                                                                        Doc Doc

                                                                                      Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                                        17     2º Bachillerato
                                                                                                            r=A+lu
3.3. Para dos funciones cualesquiera sin corte                                                   A


    Para determinar el ´rea de un recinto limitado por dos funciones f (x) y
                        a                                                                               d

g(x) entre los puntos a y b pudiendo ser alguna o ambas negativas se aplica la                       B
                                                                                                     s=B+mv
misma expresi´n que para dos funciones positivas, ya que bastar´ desplazar
               o                                                 ıa                                  SOCIALES
las funciones f (x) + C y g(x) + C como se muestra en el gr´fico de la derecha
                                                           a

          A=
                         b
                             (f (x) + C − (g(x) + C)) dx =
                                                                 b
                                                                     (f (x) − g(x)) dx
                                                                                                MaTEX
                     a                                       a




                                                                                                     Integral
                                                                                  f(x)+C




                                                                                                     Definida
                                        f(x)




                 a                         b


          g(x)                                         g(x)+C

                                                                 a                   b




                                                                                                  Doc Doc

                                                                                                Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                         18      2º Bachillerato
                                                                                              r=A+lu
3.4. Para dos funciones que se cortan                                              A


   Para determinar el ´rea de un recinto limitado por dos funciones f (x) y
                        a                                                                 d

g(x) entre los puntos a y b necesitamos saber los puntos de corte entre ellas.         B
                                                                                       s=B+mv
Se hallan las integrales definidas por separado en valor absoluto y se suman            SOCIALES
todas las ´reas.
          a

                 x1                                     f(x)
                                                                           g(x)
                                                                                  MaTEX
   A1 =               (f (x) − g(x)) dx
             a
                 x2




                                                                                       Integral
   A2 =               (f (x) − g(x)) dx




                                                                                       Definida
             x1
              x3
   A3 =               (f (x) − g(x)) dx
             x2
                 b
    A4 =             (f (x) − g(x)) dx
             x3

                                                    a      x1   x2        x3 b

                                  A = A1 + A2 + A2 + A4


                                                                                    Doc Doc

                                                                                  Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                         19     2º Bachillerato
                                                                                             r=A+lu
Ejercicio 2. Hallar el ´rea delimitada por la curva y = x3 − 6x2 + 8x y el
                       a                                                          A

eje OX.
                                                                                         d

Ejercicio 3. Hallar el ´rea del recinto limitado por las gr´ficas de las fun-
                       a                                   a                          B
                                                                                      s=B+mv
ciones y = x2 + x e y = x + 2.                                                        SOCIALES


Ejercicio 4. Hallar el ´rea del recinto limitado por las gr´ficas de las fun-
                        a                                  a
ciones e f (x) = x4 − 2x2 + 1 y g(x) = −x2 + 1.                                  MaTEX
                                                              1
Ejercicio 5. Hallar el ´rea delimitada por la curva y =
                       a                                          y las rectas
                                                           4 − x2
x = −1, x = 1, y y = 1/2.




                                                                                      Integral
                                                                                      Definida
Ejercicio 6. Dada la curva y = x2 + 2x + 2, halla el ´rea limitada por la
                                                          a
curva, la recta tangente en el punto donde la funci´n tiene un extremo y recta
                                                   o
la tangente a la curva de pendiente 6.
Ejercicio 7. Calcula el ´rea de la regi´n comprendida entre las funciones
                        a              o
y = 2 − x2 e y = |x|.
Ejercicio 8. Hallar el ´rea limitada por y = −x2 + 4 x + 5 con al recta y = 5.
                       a
Ejercicio 9. Hallar el ´rea limitada por y = x2 − 2 x con al recta y = x.
                       a
Ejercicio 10. La curva y = a[1 − (x − 2)2 ], con a > 0, limita con el eje de
abscisas un recinto de 12 unidades de superficie. Calcula el valor de a.
                                                 1                                 Doc Doc
Ejercicio 11. Dada la funci´n f (x) = a ex/3 +
                           o                        , con x = 0,
                                                 x2                              Volver Cerrar
MATEMATICAS
Secci´n 3: Aplicaci´n. C´lculo de ´reas
     o             o    a         a                                        20     2º Bachillerato
                       2                                                                    r=A+lu
                                                                                 A
  a) Calcular              f (x) dx en funci´n de a
                                            o
                   1                                                                    d

  b) Si F (x) es una primitiva de f (x) hallar a sabiendo que F (1) = 0 y            B
             1                                                                       s=B+mv

     F (2) =                                                                         SOCIALES
             2
Ejercicio 12. De todas las primitivas de la funci´n f (x) = 1 + x |x|, deter-
                                                 o
mina aquella cuya gr´fica pasa por el punto (0, 1).
                    a
                                                                                MaTEX




                                                                                     Integral
                                                                                     Definida
                                                                                  Doc Doc

                                                                                Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                               21     2º Bachillerato
                                                                                                           r=A+lu
Soluciones a los Ejercicios                                                                     A


Ejercicio 1. Hallamos una primitiva                                                                    d


                                                       1                                            B

                                     (1 + x2 ) dx = x + x3                                          s=B+mv

                                                       3                                            SOCIALES


luego
            1
                                     1 3
                                           1
                                                        1               1             4
                                                                                               MaTEX
                (1 + x2 ) dx = x +     x       =   1+     (1)3   − 0+     (0)3    =
        0                            3     0            3               3             3
                                                                                 Ejercicio 1




                                                                                                    Integral
                                                                                                    Definida
                                                                                                 Doc Doc

                                                                                               Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                        22      2º Bachillerato
                                                                                                     r=A+lu
Ejercicio 2. Sea y = x3 − 6x2 + 8x, hallamos los puntos de corte con el eje               A

OX
                                                                                                 d
                   y = x(x2 − 6x + 8) = 0 =⇒ x = 0, 2, 4                                      B
                                                                                              s=B+mv
   una primitiva,                                                                             SOCIALES

                                            1
             F (x) = (x3 − 6x2 + 8x) dx = x4 − 2x3 + 4x2
                                            4                                            MaTEX
                      2                                     2
                                         1 4
                          f (x) dx   =     x − 2x3 + 4x2        =   |4|
                  0                      4                  0




                                                                                              Integral
                                                                                              Definida
                      4                                     4
                                         1 4
                          f (x) dx   =     x − 2x3 + 4x2        = | − 4|
                  2                      4                  2

                                     =   Area del recinto       =    8
                                                                           Ejercicio 2




                                                                                           Doc Doc

                                                                                         Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                    23     2º Bachillerato
                                                                                                r=A+lu
Ejercicio 3. Sean y = x2 + x e y = x + 2, hallamos los puntos de corte entre         A

ambas
               y = x2 + x                                  √                                d

                            =⇒ x2 + x = x + 2 =⇒ x = ± 2                                 B
                y =x+2                                                                   s=B+mv
                                                                                         SOCIALES
una primitiva de f − g,
                                                           1
      F (x) = [(x2 + x) − (x + 2)] dx = (x2 − 2)] dx = x3 − 2x
                                                           3
                                                                                    MaTEX
             √                                         √
                                                           2
                 2
                                            1 3                       4√
                     f (x) − g(x) dx   =      x − 2x           = |−      2|




                                                                                         Integral
                                                                                         Definida
             √                                          √
            − 2                             3          − 2            3
                                                                   4√
                                       =   Area del recinto    =      2
                                                                   3
                                                                      Ejercicio 3




                                                                                      Doc Doc

                                                                                    Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                       24      2º Bachillerato
                                                                                                    r=A+lu
Ejercicio 4. Sean y = −x2 + 1 e y = x4 − 2x2 + 1, hallamos los puntos de                 A

corte entre ambas
                                                                                                d

          y = −x2 + 1
                         =⇒ −x2 + 1 = x4 − 2x2 + 1 =⇒ x = 0, ±1                              B

        y = x4 − 2x2 + 1
                                                                                             s=B+mv
                                                                                             SOCIALES

una primitiva de f (x) − g(x) = x4 − 2x2 + 1 − (−x2 + 1) = x4 − x2 ,

                           F (x) =      (x4 − x2 ) dx =
                                                          1 5 1 3
                                                            x − x
                                                                                        MaTEX
                                                          5    3
               0                                            0
                                                1 5 1 3                 2




                                                                                             Integral
                      f (x) − g(x) dx    =        x − x          = |−      |




                                                                                             Definida
              −1                                5    3      −1          15
                  1                                          1
                                                1 5 1 3                 2
                      f (x) − g(x) dx    =        x − x          = |−      |
              0                                 5    3       0          15
                                                                      4
                                         =    Area del recinto   =
                                                                     15
                                                                          Ejercicio 4




                                                                                          Doc Doc

                                                                                        Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                 25      2º Bachillerato

                                                 1                                            r=A+lu

Ejercicio 5. Sean f (x) = 1/2 e g(x) =               ,                             A

                                              4 − x2
                                                                                          d
                                              1       1
                              f (x) − g(x) = −                                         B
                                              2 4 − x2                                 s=B+mv
                                                                                       SOCIALES
                                 1      1          1    1 2−x
                  F (x) =      ( −         ) dx = x − ln
                                 2 4 − x2          2    4 2+x
                                                                                  MaTEX
                                 1
   ´        1     1 2−x
   Area =     x − ln
            2     4 2+x          −1




                                                                                       Integral
                                                                                       Definida
                1                        y = 1/2
        = |1 + ln 3|
                2


                                                       -1       1




                                                                    Ejercicio 5


                                                                                    Doc Doc

                                                                                  Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                26     2º Bachillerato
                                                                                            r=A+lu
Ejercicio 6. Sea y = x2 + 2x + 2                                                 A


     Recta tangente en el punto donde la funci´n tiene un extremo. Como
                                              o                                         d

     y = 2x + 2, y = 0 =⇒ x = −1, el punto (−1, 1) es un m´    ınimo. La             B
                                                                                     s=B+mv
     ecuaci´n de su tangente es
           o                                                                         SOCIALES
                                   y1 = 1
       Recta la tangente a la curva de pendiente 6. Como y = 2x + 2, y =
       6 =⇒ 2x + 2 = 6 =⇒ x = 2, el punto es (2, 10) y la tangente es
                                                                                MaTEX
                              y2 − 10 = 6(x − 2) =⇒ y2 = 6x − 2




                                                                                     Integral
Las tangentes se cortan en




                                                                                     Definida
                          y1 = 1                                 1
                                       =⇒ 6x − 2 = 1 =⇒ x =
                       y2 = 6x − 2                               2
Area bajo la par´bola:
                a
                2                                           2
                                            1 3
                    (x2 + 2x + 2) dx =        x + x2 + 2x         =   12
               −1                           3               −1
Area pedida es el recinto azul, igual al ´rea bajo la par´bola menos el
                                         a               a
rect´ngulo marr´n y el trapecio rosa.
    a          o



                                                                                  Doc Doc

                                                                                Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                27      2º Bachillerato
                                                                             r=A+lu
                                                                  A


                                                                         d
Area del rect´ngulo marr´n
             a          o                                             B
                                                                      s=B+mv
                1/2
                               3                                      SOCIALES
                      1 dx =
               −1              2
Area del trapecio rosa                                           MaTEX
          2
                                   33
               (6x − 2) dx =
         1/2                        4




                                                                      Integral
                                                                      Definida
Recinto azul
              3 33   9                  -1   1/2     2
        12 − ( + ) =
              2  4   4
                                                   Ejercicio 6




                                                                   Doc Doc

                                                                 Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                             28     2º Bachillerato
                                                                                                         r=A+lu
Ejercicio 7. Sean y = 2 − x2 e y = |x|, hallamos los puntos de corte entre                    A

ambas
                                                                                                     d

           y = 2 − x2            (x < 0) − x = 2 − x2 =⇒ x = -1 , 2                               B
                              =⇒                                                                  s=B+mv
             y = |x|             (x > 0) x = 2 − x2 =⇒ x = 1 , −2                                 SOCIALES


Area pedida
       1                              1                                                      MaTEX
           f (x) − g(x) dx      =         (2 − x2 − |x|) dx
      −1                             −1
                                      0                           1




                                                                                                  Integral
                                          (2 − x2 + x) dx +           (2 − x2 − x) dx




                                                                                                  Definida
                                =
                                     −1                       0
                                    13 13
                                =      +
                                     6   6
                                    13
                                =
                                     3
                                                                              Ejercicio 7




                                                                                               Doc Doc

                                                                                             Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                 29      2º Bachillerato
                                                                                              r=A+lu
Ejercicio 8.                                                                       A

Hallamos los puntos de corte:
                                                                                          d

                             −x2 + 4 x + 5 = 5 =⇒ x = 0 x = 4                          B
                                                                                       s=B+mv
                                                                                       SOCIALES

                    4
     Area =
                0
                        (−x2 + 4 x + 5 − 5) dx                                    MaTEX
                                                    y
                    4
            =           (−x2 + 4 x) dx
                0




                                                                                       Integral
                                                                                       Definida
                                   4
                 x3
            =    −  + 2 x2
                  3        0
                 64
            = − + 32 − 0
                  3
              64
            =
              3

                                                                            x
                                                        0       4


                                                                    Ejercicio 8
                                                                                    Doc Doc

                                                                                  Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                             30      2º Bachillerato
                                                                                          r=A+lu
Ejercicio 9.                                                                   A

Hallamos los puntos de corte:
                                                                                      d

                                x2 − 2 x = x =⇒ x = 0 x = 3                        B
                                                                                   s=B+mv
                                                                                   SOCIALES

                       3                                y
        Area =
                   0
                           (x − x2 + 2 x) dx                                  MaTEX
                       3
               =           (3 x − x2 ) dx
                   0




                                                                                   Integral
                                                                                   Definida
                                       3
                  3 x2  1
               =       − x3
                    2   3              0
                  27
               =      −9 −0                                             x
                   2                                        0      3
                 27
               =
                 6
                                                                Ejercicio 9




                                                                                Doc Doc

                                                                              Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                    31     2º Bachillerato
                                                                                                r=A+lu
Ejercicio 10.                                                                        A

Hallamos los puntos de corte con el eje de abscisas:
                                                                                            d

              a [1 − (x − 2)2 ] = 0 =⇒ 1 = (x − 2)2 =⇒ x = 1 x = 3                       B
                                                                                         s=B+mv
                                                                                         SOCIALES
Igualamos el ´rea a 12
             a
                        3                                     3
                                                      (x − 2)3
                a
                    1
                            (1 − (x − 2)2 ) dx = a   x−
                                                         3
                                                                                    MaTEX
                                                               1
                                                      1          1
                                           12 = a 3 −    −a 1+
                                                      3          3




                                                                                         Integral
                                                                                         Definida
                                                    4
                                           12 = a ·
                                                    3
                                              a=9
                                                                     Ejercicio 10




                                                                                      Doc Doc

                                                                                    Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                                                            32     2º Bachillerato
                                                                                                                        r=A+lu
Ejercicio 11.                                                                                                A

                                  1
Siedno f (x) = a ex/3 +              , con x = 0,                                                                   d
                                  x2
                                                                                                                 B
  a)                                                                                                             s=B+mv
                                                                                                                 SOCIALES
                           2                              2                      2
                                  x/3     1                    x/3                   1
                               (a e     + 2 ) dx =            ae     dx +               dx
                       1                 x            1
                                                                     2
                                                                             1
                                                                             1
                                                                                     x2
                                                                                     2
                                                                                                            MaTEX
                                                               x/3
                                                  = 3ae                  −
                                                                     1       x       1
                                                              1




                                                                                                                 Integral
                                       = 3 a (e2/3 − e1/3 ) +




                                                                                                                 Definida
                                                              2
                                         1
   b) Una primitiva es F (x) = 3 a ex/3 − +k. Hallar a y k con las condiciones
                                         x
                          1
      F (1) = 0 y F (2) =
                          2
                      1/3   1              
                 3 a e − + k = 0  3 a e1/3 + k = 1
                            1
                                           
                                      1             1  3 a e2/3 + k                 =   1
                    3 a e2/3 −          +k    =       
                                      2             2
                                             a=0              k=1
                                                                                             Ejercicio 11
                                                                                                              Doc Doc

                                                                                                            Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Ejercicios                                               33     2º Bachillerato
                                                                                           r=A+lu
Ejercicio 12. Sea f (x) = 1 + x |x|, Como                                       A


                                             1 − x2     x≤0                            d
                       f (x) = 1 + x |x| =
                                             1 + x2     0<x                         B
                                                                                    s=B+mv
                                                                                    SOCIALES
las primitivas de f (x) son
                                     x − 1 x3 + C
                                    

              F (x) = f (x) dx =
                                    
                                            3
                                                  1       x<0                  MaTEX
                                            1 3
                                     x + x + C2          0<x
                                    
                                            3




                                                                                    Integral
para que pase por el punto (0, 1), exigimos que




                                                                                    Definida
                                F (0− ) = F (0+ ) = 1
luego
                                   C1 = C2 = 1
                                                                Ejercicio 12




                                                                                 Doc Doc

                                                                               Volver Cerrar
MATEMATICAS
Soluciones a los Tests                                                    34     2º Bachillerato
                                                                                           r=A+lu
Soluciones a los Tests                                                          A


Soluci´n al Test: En efecto
      o                                                                                d

                                  d        2             2                          B
                         F (x) =      (1 + x )dx = (1 + x )                         s=B+mv

                                 dx                                                 SOCIALES

                                                              Final del Test
                                                                               MaTEX




                                                                                    Integral
                                                                                    Definida
                                                                                 Doc Doc

                                                                               Volver Cerrar
MATEMATICAS
                                             2º Bachillerato
                                                       r=A+lu
                                            A

´
Indice alfab´tico
             e                                     d
´
Area, 11                                        B
                                                s=B+mv
    de una funci´n, 13
                 o                              SOCIALES
    entre dos funciones, 15, 17, 18

integral definida, 3                        MaTEX
     notaci´n, 5
           o

teorema




                                                Integral
                                                Definida
     funadamental del c´lculo, 6
                        a
     regla de Barrow, 9




                                             Doc Doc

                                           Volver Cerrar
                                      35

Areas s2

  • 1.
    MATEMATICAS 2º Bachillerato MaTEX r=A+lu Proyecto A d B s=B+mv Integral Definida SOCIALES MaTEX Fco Javier Gonz´lez Ortiz a Integral Definida Directorio Tabla de Contenido Inicio Art´ ıculo c 2004 gonzaleof@unican.es Doc Doc 11 de junio de 2004 Versin 1.00 Volver Cerrar
  • 2.
    MATEMATICAS 2º Bachillerato Tabla de Contenido A r=A+lu 1. Integral Definida d B 2. Teorema Fundamental del C´lculo a s=B+mv SOCIALES 2.1. Regla de Barrow 3. Aplicaci´n. C´lculo de ´reas o a a 3.1. Area del recinto para una funci´n o MaTEX 3.2. Para dos funciones positivas sin corte 3.3. Para dos funciones cualesquiera sin corte 3.4. Para dos funciones que se cortan Integral Definida Soluciones a los Ejercicios Soluciones a los Tests Doc Doc Volver Cerrar
  • 3.
    MATEMATICAS Secci´n 1: IntegralDefinida o 3 2º Bachillerato r=A+lu 1. Integral Definida A d El problema planteado es hallar el ´rea de a B la regi´n que encierra la curva del gr´fico o a s=B+mv SOCIALES con la recta horizontal. Una idea sencilla consiste en dividir la re- gi´n en rect´ngulos verticales y de esta o a MaTEX forma de ((llenar)) la regi´n con numerosos o rect´ngulos. a De esta manera el ´rea de la regi´n se a o Integral Definida puede aproximar, cuanto queramos, medi- ante la suma de las ´reas de n rect´ngulos, a a tomando todos con la misma base ∆ x. Teniendo en cuenta que el ´rea de cada a rect´ngulo se obtiene multiplicando la base a por la altura, tenemos que el ´rea de cada a rect´ngulo ser´ la base ∆ x por su altura a a respectiva f (xi ). A la suma de las ´reas de los rect´ngulos a a se les llama sumas de Riemann. Doc Doc Volver Cerrar
  • 4.
    MATEMATICAS Secci´n 1: IntegralDefinida o 4 2º Bachillerato r=A+lu A A la primera de ellas se le llama suma in- ferior SInf : d B SInf = f (x1 ) ∆x + f (x2 ) ∆x + · · · + f (xn ) ∆ x s=B+mv SOCIALES n = f (xi ) ∆x i=1 MaTEX =⇒ SInf ´ ≤ Area A la segunda de ellas se le llama suma su- Integral Definida perior SSup : SSup = f (x1 ) ∆x + f (x2 ) ∆x + · · · + f (xn ) ∆ x n = f (xi ) ∆x i=1 =⇒ ´ SSup ≥ Area Se tiene as´ que ı ´ SInf ≤ Area ≤ SSup Doc Doc Volver Cerrar
  • 5.
    MATEMATICAS Secci´n 1: IntegralDefinida o 5 2º Bachillerato r=A+lu A medida que aumentamos el n´mero de rect´ngulos n, (n → ∞) con u a A ∆x → 0, el ´rea buscada se podr´ hallar con a a d n B lim f (xi ) ∆x (1) s=B+mv ∆x→0 SOCIALES n→∞ i=1 El s´ ımbolo de sumatorio se convirti´ en una “s” estilizada o , quedan- MaTEX do la expresi´n anterior con la notaci´n o o n b lim f (xi ) ∆x = f (x) dx Integral Definida ∆x→0 a n→∞ i=1 Definimos Integral Definida de f (x) entre a y b, al ´rea de la re- a y y = f (x) gi´n limitada por la funci´n f (x) o o entre los puntos a y b y el eje OX. Dicho ´rea lo representaremos con a el s´ ımbolo b Area f (x) dx a x a b Doc Doc Volver Cerrar
  • 6.
    MATEMATICAS Secci´n 2: TeoremaFundamental del C´lculo o a 6 2º Bachillerato r=A+lu Si bien las ´reas que determina las funciones se pueden calcular con a A el m´todo comentado anteriormente, afortunadamente aqu´ no realizaremos e ı d l´ ımites de sumas de ´reas de rect´ngulos como muestra la ecuaci´n (1). Ello a a o B se debe a un resultado conocido como teorema fundamental del c´lculo a s=B+mv SOCIALES 2. Teorema Fundamental del C´lculo a MaTEX Teorema 2.1. (Teorema Fundamental del C´lculo) Sea f (x) una funci´n a o continua en el intervalo I = [a, b]. Entonces la funci´n o x Integral Definida F (x) = f (x) dx es derivable a (2) F (x) = f (x) x ∈ (a, b) El teorema demuestra que la fun- ci´n integral que da las ´reas entre o a f(b) a y x para cada valor de x x F (x) = f (x) dx a f(a) F(x) es una funci´n cuya derivada es la o funci´n f (x). o Doc Doc a x b Volver Cerrar
  • 7.
    MATEMATICAS Secci´n 2: TeoremaFundamental del C´lculo o a 7 2º Bachillerato b x r=A+lu A f (x) dx representa un n´mero y u f (x) dx representa una funci´n de x. o a a d x Es importante recalcar que f (x) dx es una funci´n de x. Como los son o B s=B+mv a SOCIALES x x x f (s) ds = f (t) dt = f (w) dw a a a MaTEX A f (s), f (t) y f (w) se les llama el integrando y las variables s, t o w son las variables auxiliares de integraci´n. o Realiza el siguiente test para ver si se ha comprendido Integral Definida 3 Test. Sea la expresi´n I = o a s2 ds, responder a: 2 1. El significado de I es (a) Integral Definida (b) Integral Indefinida 2. El significado de I es (a) Un n´mero u (b) una funci´n o 3. El integrando de I es (a) a s2 ds (b) s2 (c) a s2 4. La variable de integraci´n es o (a) a (b) ds (c) s Doc Doc Volver Cerrar
  • 8.
    MATEMATICAS Secci´n 2: TeoremaFundamental del C´lculo o a 8 2º Bachillerato x r=A+lu Test. Sea la expresi´n I = o (a + t2 ) dt, responder a: A 2 1. El significado de I es d B (a) Integral Definida (b) Integral Indefinida s=B+mv SOCIALES 2. El significado de I es (a) Un n´mero u 3. I es funci´n de o (b) una funci´n o MaTEX (a) a (b) x (c) t 4. El integrando de I es Integral Definida (a) (a + t2 ) dt (b) t2 (c) (a + t2 ) 5. La variable de integraci´n es o (a) a (b) x (c) t 6. La derivada de I es (a) a + x2 (b) a + t2 (c) (a + t2 ) dt Test. La derivada de la funci´n F (x) = o (1 + x2 )dx es (a) 1 + x2 (b) 0 Doc Doc Volver Cerrar
  • 9.
    MATEMATICAS Secci´n 2: TeoremaFundamental del C´lculo o a 9 2º Bachillerato r=A+lu 2.1. Regla de Barrow A Teorema 2.2. (Regla de Barrow) Sea f (x) una funci´n continua en el in- o d B tervalo I = [a, b] y G(x) una primitiva de f (x) Entonces la integral definida s=B+mv SOCIALES b a f (x) dx = G(b) − G(a) (3) MaTEX Observaciones: 1. La importancia de esta regla es fundamental, ya que pone en relaci´n o Integral Definida las integrales con las derivadas. 2. Para hallar la integral definida seguiremos el siguiente proceso: a) Se halla una primitiva cualquiera de la funci´n, o b) Se sustituyen en esta primitiva los l´ ımites de integraci´n -el supe- o rior y el inferior- y se restan los resultados. π Ejemplo 2.1. Hallar la integral definida cos x dx 0 Soluci´n: Hallamos una primitiva o cos x dx = sen x luego π π cos x dx = [ sen x]0 = sen π − sen 0 = 0 0 Doc Doc Volver Cerrar
  • 10.
    MATEMATICAS Secci´n 2: TeoremaFundamental del C´lculo o a 10 2º Bachillerato 1 r=A+lu x2 dx A Ejemplo 2.2. Hallar la integral definida 0 d 2 1 3 Soluci´n: Hallamos una primitiva o x dx = x luego B s=B+mv 3 SOCIALES 1 1 1 3 1 1 1 x2 dx = x = (1)3 − (0)3 = 0 3 0 3 3 3 MaTEX 3 Ejemplo 2.3. Calcular |x + 2| dx Integral Definida −3 −x − 2 x ≤ −2 Soluci´n: Como |x + 2| = o x + 2 −2 < x 3 −2 3 |x + 2| dx = (−x − 2) dx + (x + 2) dx+ −3 −3 −2 −2 3 1 1 2 = − x2 − 2x + x + 2x 2 −3 2 −2 9 9 = (−2 + 4) − (− + 6) + ( + 6) − (2 − 4) 2 2 1 25 = + = 13 2 2 Doc Doc Volver Cerrar
  • 11.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 11 2º Bachillerato 1 r=A+lu (1 + x2 ) dx A Ejercicio 1. Hallar la integral definida 0 d B 3. Aplicaci´n. C´lculo de ´reas o a a s=B+mv SOCIALES Para determinar el ´rea bajo f distinguimos el signo de f (x) a Si f (x) > 0 x ∈ [a, b], entonces la integral definida es positiva b MaTEX Area del recinto = f (x) dx a Integral Si f (x) < 0 x ∈ [a, b], entonces la integral definida es negativa Definida b Area del recinto = − f (x) dx a a b f(b) f(a) Area f(a) Area f(b) a b Doc Doc Volver Cerrar
  • 12.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 12 2º Bachillerato r=A+lu Ejemplo 3.1. Hallar el ´rea limitada por y = 4 − x2 y el eje OX. a A Soluci´n: La funci´n y = 4 − x2 corta al eje Ox en ±2. o o d B s=B+mv 2 2 1 SOCIALES A= (4 − x2 ) dx = 4x − x3 −2 3 −2 1 1 = 4(2) − 23 − 4(−2) − (−2)3 MaTEX 3 3 32 = Integral 3 Definida −2 2 Ejemplo 3.2. Hallar el ´rea limitada por y = x2 ,x = −2, x = 2 y el eje OX. a Soluci´n: La funci´n y = x2 corta al eje Ox en 0. o o 2 2 1 3 A= (x2 ) dx = x −2 3 −2 1 3 1 = 2 − (−2)3 3 3 16 = 3 −2 2 Doc Doc Volver Cerrar
  • 13.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 13 2º Bachillerato r=A+lu 3.1. Area del recinto para una funci´n o A Para determinar el ´rea de un recinto limitado por una funci´n f (x) y a o d el eje OX entre los puntos a y b necesitamos saber si la funci´n cambia de o B s=B+mv signo, hallando los cortes con el eje OX. SOCIALES Despu´s, se hallan las integrales definidas por separado en cada intervalo e tomando sus valores en valor absoluto. El area pedido ser´ la suma de todas las ´reas de cada uno de los recintos. ´ a a MaTEX x1 y A1 = f (x) dx Integral Definida a x2 A2 = f (x) dx x1 b a b x1 x2 x A3 = f (x) dx x2 A = A1 + A2 + A3 x1 x2 b A= f (x) dx + f (x) dx + f (x) dx a x1 x2 Doc Doc Volver Cerrar
  • 14.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 14 2º Bachillerato r=A+lu Ejemplo 3.3. Hallar el ´rea delimitada por la gr´fica de cos x, el eje OX en a a A el intervalo [0, 2π] d Soluci´n: o B π 3π s=B+mv La funci´n cos x corta al eje Ox en o y . SOCIALES 2 2 Teniendo en cuenta los cambios de signo π/2 3π/2 2π MaTEX A= cos x dx + cos x dx + cos x dx 0 π/2 3π/2 luego Integral Definida π/2 A1 = sen x =1 0 3π/2 y A2 = sen x =2 π/2 2π A3 = sen x =1 3π/2 π 3π x Luego 2 2 2π Area = 4 Doc Doc Volver Cerrar
  • 15.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 15 2º Bachillerato r=A+lu 3.2. Para dos funciones positivas sin corte A Para determinar el ´rea de un recinto limitado por dos funciones f (x) y a d g(x) positivas sin corte entre los puntos a y b, como en la figura, teniendo en B s=B+mv cuenta que SOCIALES b b a f (x) dx = azul + rosa a g(x) dx = rosa MaTEX el ´rea del recinto comprendi- a do entre ambas funciones se f(x) Integral obtiene restando ambas inte- Definida grales, b b f (x) dx − g(x) dx a a resultando la sencilla expresi´n o g(x) a b b A= (f (x) − g(x)) dx (4) a Doc Doc Volver Cerrar
  • 16.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 16 2º Bachillerato r=A+lu Ejemplo 3.4. Hallar el ´rea limitada por las gr´ficas de las funciones f (x) = √ a a A x2 y g(x) = x. d Soluci´n: Hallamos la intersecci´n de ambas o o B s=B+mv f (x) = √x2 √ SOCIALES =⇒ x2 = x =⇒ x = 0, 1 g(x) = x A= 1 (g(x) − f (x)) dx MaTEX 0 f(x) Integral Definida 1 √ g(x) A = x − x2 dx 0 1 3 3/2 1 3 = x − x 2 3 0 7 1 Area = 0 6 Doc Doc Volver Cerrar
  • 17.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 17 2º Bachillerato r=A+lu 3.3. Para dos funciones cualesquiera sin corte A Para determinar el ´rea de un recinto limitado por dos funciones f (x) y a d g(x) entre los puntos a y b pudiendo ser alguna o ambas negativas se aplica la B s=B+mv misma expresi´n que para dos funciones positivas, ya que bastar´ desplazar o ıa SOCIALES las funciones f (x) + C y g(x) + C como se muestra en el gr´fico de la derecha a A= b (f (x) + C − (g(x) + C)) dx = b (f (x) − g(x)) dx MaTEX a a Integral f(x)+C Definida f(x) a b g(x) g(x)+C a b Doc Doc Volver Cerrar
  • 18.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 18 2º Bachillerato r=A+lu 3.4. Para dos funciones que se cortan A Para determinar el ´rea de un recinto limitado por dos funciones f (x) y a d g(x) entre los puntos a y b necesitamos saber los puntos de corte entre ellas. B s=B+mv Se hallan las integrales definidas por separado en valor absoluto y se suman SOCIALES todas las ´reas. a x1 f(x) g(x) MaTEX A1 = (f (x) − g(x)) dx a x2 Integral A2 = (f (x) − g(x)) dx Definida x1 x3 A3 = (f (x) − g(x)) dx x2 b A4 = (f (x) − g(x)) dx x3 a x1 x2 x3 b A = A1 + A2 + A2 + A4 Doc Doc Volver Cerrar
  • 19.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 19 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 2. Hallar el ´rea delimitada por la curva y = x3 − 6x2 + 8x y el a A eje OX. d Ejercicio 3. Hallar el ´rea del recinto limitado por las gr´ficas de las fun- a a B s=B+mv ciones y = x2 + x e y = x + 2. SOCIALES Ejercicio 4. Hallar el ´rea del recinto limitado por las gr´ficas de las fun- a a ciones e f (x) = x4 − 2x2 + 1 y g(x) = −x2 + 1. MaTEX 1 Ejercicio 5. Hallar el ´rea delimitada por la curva y = a y las rectas 4 − x2 x = −1, x = 1, y y = 1/2. Integral Definida Ejercicio 6. Dada la curva y = x2 + 2x + 2, halla el ´rea limitada por la a curva, la recta tangente en el punto donde la funci´n tiene un extremo y recta o la tangente a la curva de pendiente 6. Ejercicio 7. Calcula el ´rea de la regi´n comprendida entre las funciones a o y = 2 − x2 e y = |x|. Ejercicio 8. Hallar el ´rea limitada por y = −x2 + 4 x + 5 con al recta y = 5. a Ejercicio 9. Hallar el ´rea limitada por y = x2 − 2 x con al recta y = x. a Ejercicio 10. La curva y = a[1 − (x − 2)2 ], con a > 0, limita con el eje de abscisas un recinto de 12 unidades de superficie. Calcula el valor de a. 1 Doc Doc Ejercicio 11. Dada la funci´n f (x) = a ex/3 + o , con x = 0, x2 Volver Cerrar
  • 20.
    MATEMATICAS Secci´n 3: Aplicaci´n.C´lculo de ´reas o o a a 20 2º Bachillerato 2 r=A+lu A a) Calcular f (x) dx en funci´n de a o 1 d b) Si F (x) es una primitiva de f (x) hallar a sabiendo que F (1) = 0 y B 1 s=B+mv F (2) = SOCIALES 2 Ejercicio 12. De todas las primitivas de la funci´n f (x) = 1 + x |x|, deter- o mina aquella cuya gr´fica pasa por el punto (0, 1). a MaTEX Integral Definida Doc Doc Volver Cerrar
  • 21.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 21 2º Bachillerato r=A+lu Soluciones a los Ejercicios A Ejercicio 1. Hallamos una primitiva d 1 B (1 + x2 ) dx = x + x3 s=B+mv 3 SOCIALES luego 1 1 3 1 1 1 4 MaTEX (1 + x2 ) dx = x + x = 1+ (1)3 − 0+ (0)3 = 0 3 0 3 3 3 Ejercicio 1 Integral Definida Doc Doc Volver Cerrar
  • 22.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 22 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 2. Sea y = x3 − 6x2 + 8x, hallamos los puntos de corte con el eje A OX d y = x(x2 − 6x + 8) = 0 =⇒ x = 0, 2, 4 B s=B+mv una primitiva, SOCIALES 1 F (x) = (x3 − 6x2 + 8x) dx = x4 − 2x3 + 4x2 4 MaTEX 2 2 1 4 f (x) dx = x − 2x3 + 4x2 = |4| 0 4 0 Integral Definida 4 4 1 4 f (x) dx = x − 2x3 + 4x2 = | − 4| 2 4 2 = Area del recinto = 8 Ejercicio 2 Doc Doc Volver Cerrar
  • 23.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 23 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 3. Sean y = x2 + x e y = x + 2, hallamos los puntos de corte entre A ambas y = x2 + x √ d =⇒ x2 + x = x + 2 =⇒ x = ± 2 B y =x+2 s=B+mv SOCIALES una primitiva de f − g, 1 F (x) = [(x2 + x) − (x + 2)] dx = (x2 − 2)] dx = x3 − 2x 3 MaTEX √ √ 2 2 1 3 4√ f (x) − g(x) dx = x − 2x = |− 2| Integral Definida √ √ − 2 3 − 2 3 4√ = Area del recinto = 2 3 Ejercicio 3 Doc Doc Volver Cerrar
  • 24.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 24 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 4. Sean y = −x2 + 1 e y = x4 − 2x2 + 1, hallamos los puntos de A corte entre ambas d y = −x2 + 1 =⇒ −x2 + 1 = x4 − 2x2 + 1 =⇒ x = 0, ±1 B y = x4 − 2x2 + 1 s=B+mv SOCIALES una primitiva de f (x) − g(x) = x4 − 2x2 + 1 − (−x2 + 1) = x4 − x2 , F (x) = (x4 − x2 ) dx = 1 5 1 3 x − x MaTEX 5 3 0 0 1 5 1 3 2 Integral f (x) − g(x) dx = x − x = |− | Definida −1 5 3 −1 15 1 1 1 5 1 3 2 f (x) − g(x) dx = x − x = |− | 0 5 3 0 15 4 = Area del recinto = 15 Ejercicio 4 Doc Doc Volver Cerrar
  • 25.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 25 2º Bachillerato 1 r=A+lu Ejercicio 5. Sean f (x) = 1/2 e g(x) = , A 4 − x2 d 1 1 f (x) − g(x) = − B 2 4 − x2 s=B+mv SOCIALES 1 1 1 1 2−x F (x) = ( − ) dx = x − ln 2 4 − x2 2 4 2+x MaTEX 1 ´ 1 1 2−x Area = x − ln 2 4 2+x −1 Integral Definida 1 y = 1/2 = |1 + ln 3| 2 -1 1 Ejercicio 5 Doc Doc Volver Cerrar
  • 26.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 26 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 6. Sea y = x2 + 2x + 2 A Recta tangente en el punto donde la funci´n tiene un extremo. Como o d y = 2x + 2, y = 0 =⇒ x = −1, el punto (−1, 1) es un m´ ınimo. La B s=B+mv ecuaci´n de su tangente es o SOCIALES y1 = 1 Recta la tangente a la curva de pendiente 6. Como y = 2x + 2, y = 6 =⇒ 2x + 2 = 6 =⇒ x = 2, el punto es (2, 10) y la tangente es MaTEX y2 − 10 = 6(x − 2) =⇒ y2 = 6x − 2 Integral Las tangentes se cortan en Definida y1 = 1 1 =⇒ 6x − 2 = 1 =⇒ x = y2 = 6x − 2 2 Area bajo la par´bola: a 2 2 1 3 (x2 + 2x + 2) dx = x + x2 + 2x = 12 −1 3 −1 Area pedida es el recinto azul, igual al ´rea bajo la par´bola menos el a a rect´ngulo marr´n y el trapecio rosa. a o Doc Doc Volver Cerrar
  • 27.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 27 2º Bachillerato r=A+lu A d Area del rect´ngulo marr´n a o B s=B+mv 1/2 3 SOCIALES 1 dx = −1 2 Area del trapecio rosa MaTEX 2 33 (6x − 2) dx = 1/2 4 Integral Definida Recinto azul 3 33 9 -1 1/2 2 12 − ( + ) = 2 4 4 Ejercicio 6 Doc Doc Volver Cerrar
  • 28.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 28 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 7. Sean y = 2 − x2 e y = |x|, hallamos los puntos de corte entre A ambas d y = 2 − x2 (x < 0) − x = 2 − x2 =⇒ x = -1 , 2 B =⇒ s=B+mv y = |x| (x > 0) x = 2 − x2 =⇒ x = 1 , −2 SOCIALES Area pedida 1 1 MaTEX f (x) − g(x) dx = (2 − x2 − |x|) dx −1 −1 0 1 Integral (2 − x2 + x) dx + (2 − x2 − x) dx Definida = −1 0 13 13 = + 6 6 13 = 3 Ejercicio 7 Doc Doc Volver Cerrar
  • 29.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 29 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 8. A Hallamos los puntos de corte: d −x2 + 4 x + 5 = 5 =⇒ x = 0 x = 4 B s=B+mv SOCIALES 4 Area = 0 (−x2 + 4 x + 5 − 5) dx MaTEX y 4 = (−x2 + 4 x) dx 0 Integral Definida 4 x3 = − + 2 x2 3 0 64 = − + 32 − 0 3 64 = 3 x 0 4 Ejercicio 8 Doc Doc Volver Cerrar
  • 30.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 30 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 9. A Hallamos los puntos de corte: d x2 − 2 x = x =⇒ x = 0 x = 3 B s=B+mv SOCIALES 3 y Area = 0 (x − x2 + 2 x) dx MaTEX 3 = (3 x − x2 ) dx 0 Integral Definida 3 3 x2 1 = − x3 2 3 0 27 = −9 −0 x 2 0 3 27 = 6 Ejercicio 9 Doc Doc Volver Cerrar
  • 31.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 31 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 10. A Hallamos los puntos de corte con el eje de abscisas: d a [1 − (x − 2)2 ] = 0 =⇒ 1 = (x − 2)2 =⇒ x = 1 x = 3 B s=B+mv SOCIALES Igualamos el ´rea a 12 a 3 3 (x − 2)3 a 1 (1 − (x − 2)2 ) dx = a x− 3 MaTEX 1 1 1 12 = a 3 − −a 1+ 3 3 Integral Definida 4 12 = a · 3 a=9 Ejercicio 10 Doc Doc Volver Cerrar
  • 32.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 32 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 11. A 1 Siedno f (x) = a ex/3 + , con x = 0, d x2 B a) s=B+mv SOCIALES 2 2 2 x/3 1 x/3 1 (a e + 2 ) dx = ae dx + dx 1 x 1 2 1 1 x2 2 MaTEX x/3 = 3ae − 1 x 1 1 Integral = 3 a (e2/3 − e1/3 ) + Definida 2 1 b) Una primitiva es F (x) = 3 a ex/3 − +k. Hallar a y k con las condiciones x 1 F (1) = 0 y F (2) = 2 1/3 1  3 a e − + k = 0  3 a e1/3 + k = 1 1  1 1  3 a e2/3 + k = 1 3 a e2/3 − +k =  2 2 a=0 k=1 Ejercicio 11 Doc Doc Volver Cerrar
  • 33.
    MATEMATICAS Soluciones a losEjercicios 33 2º Bachillerato r=A+lu Ejercicio 12. Sea f (x) = 1 + x |x|, Como A 1 − x2 x≤0 d f (x) = 1 + x |x| = 1 + x2 0<x B s=B+mv SOCIALES las primitivas de f (x) son  x − 1 x3 + C  F (x) = f (x) dx =  3 1 x<0 MaTEX 1 3  x + x + C2 0<x  3 Integral para que pase por el punto (0, 1), exigimos que Definida F (0− ) = F (0+ ) = 1 luego C1 = C2 = 1 Ejercicio 12 Doc Doc Volver Cerrar
  • 34.
    MATEMATICAS Soluciones a losTests 34 2º Bachillerato r=A+lu Soluciones a los Tests A Soluci´n al Test: En efecto o d d 2 2 B F (x) = (1 + x )dx = (1 + x ) s=B+mv dx SOCIALES Final del Test MaTEX Integral Definida Doc Doc Volver Cerrar
  • 35.
    MATEMATICAS 2º Bachillerato r=A+lu A ´ Indice alfab´tico e d ´ Area, 11 B s=B+mv de una funci´n, 13 o SOCIALES entre dos funciones, 15, 17, 18 integral definida, 3 MaTEX notaci´n, 5 o teorema Integral Definida funadamental del c´lculo, 6 a regla de Barrow, 9 Doc Doc Volver Cerrar 35