1                  FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
                                    INSTITUTO SUPERIOR DE POSGRADO


2.1.4 integrales
2.1.4.1 Introducción a la Integral
1
 Se define la integración como:
a) una operación inversa a la derivación
b) la integral definida se presenta como una ampliación del concepto de área.

2.1.4.2 La Integral como operación inversa a la derivación

Hasta el momento en el estudio del cálculo se ha resuelto el problema de: Dada
una función f encontrar su derivada f’.
Una función F(x) cuya derivada, en un cierto intervalo del eje x, F’(x)=f(x), decimos
que F(x) es la 2primitiva o integral indefinida de f(x). La integral indefinida dada no
es única; por ejemplo: x2, x2 + 5, x2 – 4, son las primitivas o integrales indefinidas
de f(x)=2x, ya que f ' ( x 2 ) = f ' ( x 2 + 5) = f ' ( x 2 − 4) = 2 x .


Todas las primitivas de f(x)=2x están representadas por la expresión x2 + C, en la
que C es una constante cualquiera y que se denomina constante de integración.


    La primitiva o integral indefinida de la función f(x) se representa por
    medio del símbolo ∫ f ( x)dx


De acuerdo a nuestro ejemplo tenemos:


∫ 2 xdx = x       +C
              2




Para el cálculo de las Integrales, partiremos de las siguientes reglas básicas de
integración:




1
    Introducción al Cálculo (Edipime)
2
    Cálculo (Schaums)
2                     FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
                                         INSTITUTO SUPERIOR DE POSGRADO



           1. Los factores constantes se pueden sacar del signo de la integral
              es decir si K es una constante entonces
                                    ∫ kf ( x)dx = k ∫ f ( x)dx

           2. La integral de una suma algebraica de varias funciones es igual
              a la suma algebraica de las integrales de cada una de ellas, es
              decir
                  ∫ [ f 1( x) + f 2( x)] − f 3( x)]]dx = ∫ f 1( x)dx + ∫ f 2( x)dx −∫ f 3( x)dx

    3. Tabla de fórmulas fundamentales

                     x n +1                                     f ) ∫ cos xdx = senx + c
    a) ∫ x n dx =           + c, n ≠ 1
                     n +1                                       g ) ∫ sec 2 xdx = tan x + c
           dx
    b) ∫      = ln x + c                                        h) ∫ csc 2 xdx = − cot x + c
            x
    c) ∫ e x dx = e x + c                                       i) ∫
                                                                       dx
                                                                            = arcsenx + c
                      ax                                             1− x2
    d ) ∫ a x dx =        +c                                          dx
                     ln a                                       j)∫        = arctan x + c
                                                                    1 + x2
    e) ∫ senxdx = − cos x + c



2.1.4.2.1 Ejemplos

Hallar la integral de:

a)    ∫ (3x − 7)dx , (Regla 2, suma algebraica de funciones)

     ∫ (3x − 7)dx =
     ∫ 3xdx − 7dx =
      x2
    3(   + c1) − 7( x + c 2) =
       2
      x2
    3    + 3c1 − 7 x − 7c 2
      2
3                                 FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
                                                   INSTITUTO SUPERIOR DE POSGRADO


Como 3c1-7c2, es otra constante, entonces se puede escribir la respuesta como

                                     x2
    ∫ (3x − 7)dx = 3                 2
                                        − 7x + c


b)       ∫   3    y dy , (Regla a, función elevada a exponente)


     ∫   3       y dy =
             1

     ∫ y 3 dy =
          1
            +1
     y    3

         1
                   +c=
           +1
         3

          1+ 3

     y     3

         1+ 3
                   +c
          3


                              4

                          y   3

    ∫    3   y dy =       4
                                  +c
                          3




             x 2 − 2x + 3
c)      ∫         x3
                         dx , (Regla 2 y a, suma algebraica y elevada a exponente )


       x 2 − 2x + 3
     ∫ x 3 dx =
       x2          2x          3
     ∫ x 3 dx − ∫ x 3 dx + ∫ x 3 dx =
       1
     ∫ xdx − ∫ 2 x dx + ∫ 3x dx =
                    −2          −3



               x − 2 +1   3x −3+1
     ln x − 2           +          =
              − 2 +1 − 3 +1
              x −1 3x − 2
     ln x − 2        +
               −1       −2

    x 2 − 2x + 3             2     3
  ∫ x 3 dx = ln x + x − 2 x 2 + c
d) ∫ ( x + 1)( x − 2)dx , (Regla 2, suma algebraica)
4                 FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
                                      INSTITUTO SUPERIOR DE POSGRADO




    ∫ ( x + 1)( x − 2)dx
    ∫ ( x − 2 x + x − 2)dx
           2



    ∫ ( x − x − 2)dx
           2



    ∫ x dx − ∫ xdx − ∫ 2dx
       2



    x 2 +1 x 1+1
          −      − 2x
    2 +1 1+1

                             x3 x 2
    ∫ ( x + 1)( x − 2)dx =   3
                               −
                                 2
                                    − 2x + c


2.1.4.2.2 Ejercicios propuestos
                                                        x6
                                 ∫ x dx , Sol.             +c
                                    5
1. Hallar la integral de
                                                        6
                                                                       2x 3 5x 2
                                 ∫ (2 x − 5 x + 3)dx , Sol.                −     + 3x + c
                                       2
2. Hallar la integral de
                                                                        3    2
                                     x 3 + 5x 2 − 4       1           4
3. Hallar la integral de         ∫         x 2
                                                    , Sol. x 2 + 5 x + + c
                                                          2           x
                                                            33 4
                                     ∫                        z +c
                                         3
4. Hallar la integral de y=                  z dz , Sol.
                                                            4
                                             dx
5. Hallar la integral de y=          ∫   3
                                             x   2
                                                     , Sol. 33 x + c

                                                                     2 3 2 5
6. Hallar la integral de y=          ∫ (1 − x)         x dx , Sol.
                                                                     3
                                                                       x −
                                                                           5
                                                                             x +c

Integrales

  • 1.
    1 FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA INSTITUTO SUPERIOR DE POSGRADO 2.1.4 integrales 2.1.4.1 Introducción a la Integral 1 Se define la integración como: a) una operación inversa a la derivación b) la integral definida se presenta como una ampliación del concepto de área. 2.1.4.2 La Integral como operación inversa a la derivación Hasta el momento en el estudio del cálculo se ha resuelto el problema de: Dada una función f encontrar su derivada f’. Una función F(x) cuya derivada, en un cierto intervalo del eje x, F’(x)=f(x), decimos que F(x) es la 2primitiva o integral indefinida de f(x). La integral indefinida dada no es única; por ejemplo: x2, x2 + 5, x2 – 4, son las primitivas o integrales indefinidas de f(x)=2x, ya que f ' ( x 2 ) = f ' ( x 2 + 5) = f ' ( x 2 − 4) = 2 x . Todas las primitivas de f(x)=2x están representadas por la expresión x2 + C, en la que C es una constante cualquiera y que se denomina constante de integración. La primitiva o integral indefinida de la función f(x) se representa por medio del símbolo ∫ f ( x)dx De acuerdo a nuestro ejemplo tenemos: ∫ 2 xdx = x +C 2 Para el cálculo de las Integrales, partiremos de las siguientes reglas básicas de integración: 1 Introducción al Cálculo (Edipime) 2 Cálculo (Schaums)
  • 2.
    2 FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA INSTITUTO SUPERIOR DE POSGRADO 1. Los factores constantes se pueden sacar del signo de la integral es decir si K es una constante entonces ∫ kf ( x)dx = k ∫ f ( x)dx 2. La integral de una suma algebraica de varias funciones es igual a la suma algebraica de las integrales de cada una de ellas, es decir ∫ [ f 1( x) + f 2( x)] − f 3( x)]]dx = ∫ f 1( x)dx + ∫ f 2( x)dx −∫ f 3( x)dx 3. Tabla de fórmulas fundamentales x n +1 f ) ∫ cos xdx = senx + c a) ∫ x n dx = + c, n ≠ 1 n +1 g ) ∫ sec 2 xdx = tan x + c dx b) ∫ = ln x + c h) ∫ csc 2 xdx = − cot x + c x c) ∫ e x dx = e x + c i) ∫ dx = arcsenx + c ax 1− x2 d ) ∫ a x dx = +c dx ln a j)∫ = arctan x + c 1 + x2 e) ∫ senxdx = − cos x + c 2.1.4.2.1 Ejemplos Hallar la integral de: a) ∫ (3x − 7)dx , (Regla 2, suma algebraica de funciones) ∫ (3x − 7)dx = ∫ 3xdx − 7dx = x2 3( + c1) − 7( x + c 2) = 2 x2 3 + 3c1 − 7 x − 7c 2 2
  • 3.
    3 FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA INSTITUTO SUPERIOR DE POSGRADO Como 3c1-7c2, es otra constante, entonces se puede escribir la respuesta como x2 ∫ (3x − 7)dx = 3 2 − 7x + c b) ∫ 3 y dy , (Regla a, función elevada a exponente) ∫ 3 y dy = 1 ∫ y 3 dy = 1 +1 y 3 1 +c= +1 3 1+ 3 y 3 1+ 3 +c 3 4 y 3 ∫ 3 y dy = 4 +c 3 x 2 − 2x + 3 c) ∫ x3 dx , (Regla 2 y a, suma algebraica y elevada a exponente ) x 2 − 2x + 3 ∫ x 3 dx = x2 2x 3 ∫ x 3 dx − ∫ x 3 dx + ∫ x 3 dx = 1 ∫ xdx − ∫ 2 x dx + ∫ 3x dx = −2 −3 x − 2 +1 3x −3+1 ln x − 2 + = − 2 +1 − 3 +1 x −1 3x − 2 ln x − 2 + −1 −2 x 2 − 2x + 3 2 3 ∫ x 3 dx = ln x + x − 2 x 2 + c d) ∫ ( x + 1)( x − 2)dx , (Regla 2, suma algebraica)
  • 4.
    4 FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA INSTITUTO SUPERIOR DE POSGRADO ∫ ( x + 1)( x − 2)dx ∫ ( x − 2 x + x − 2)dx 2 ∫ ( x − x − 2)dx 2 ∫ x dx − ∫ xdx − ∫ 2dx 2 x 2 +1 x 1+1 − − 2x 2 +1 1+1 x3 x 2 ∫ ( x + 1)( x − 2)dx = 3 − 2 − 2x + c 2.1.4.2.2 Ejercicios propuestos x6 ∫ x dx , Sol. +c 5 1. Hallar la integral de 6 2x 3 5x 2 ∫ (2 x − 5 x + 3)dx , Sol. − + 3x + c 2 2. Hallar la integral de 3 2 x 3 + 5x 2 − 4 1 4 3. Hallar la integral de ∫ x 2 , Sol. x 2 + 5 x + + c 2 x 33 4 ∫ z +c 3 4. Hallar la integral de y= z dz , Sol. 4 dx 5. Hallar la integral de y= ∫ 3 x 2 , Sol. 33 x + c 2 3 2 5 6. Hallar la integral de y= ∫ (1 − x) x dx , Sol. 3 x − 5 x +c