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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CURSO: MATEMÁTICA II PROFESOR: Lic. RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO GUIA DE ESTUDIO N° 1 CONTENIDO : 1. Introducción al curso. • Visión panorámica del contenido del curso. 2. La Antiderivada de una función. • Ejemplos. 3. La Integral Indefinida. • Definición, propiedades y ejemplos. 4. La Integral Definida. • Definición, propiedades y ejemplos. 5. Integrales inmediatas más usuales. 6. Métodos de Integración. • Resumen de los métodos a desarrollar en el presente curso. • Ejercicios. OBJETIVOS : 1. Hacer que el alumno conozca la importancia del curso, así como también la metodología de su desarrollo. 2. Precisar al alumno, la idea que para resolver un ejercicio de integrales indefinidas, debemos de elegir el mejor método según la experiencia que tengamos. INTRODUCCIÓN : El curso de matemática II o cálculo integral, es la principal herramienta para calcular problemas sencillos tales como: Áreas, longitud de arco, volúmenes y superficies, así también se hace indispensable para la solución de ecuaciones diferenciales ordinarias (E.D.O.) con lo cual juega un importante papel en el desarrollo de los modelos matemáticos tales como: La segunda ley de Newton, la segunda ley de Kirchhoff, sistemas dinámicos, en probabilidades y estadística para la función error, crecimiento demográfico, desintegración radiactiva, interés compuesto continuamente, etc. En esta oportunidad pienso desarrollar el curso en forma sencilla y práctica, sin olvidar la diversidad de problemas y el grado de dificultad, trataré como parte introductoria a las integrales indefinidas, definidas e impropias y como parte terminal: Áreas, longitud de arco y volúmenes, en los tres sistemas de coordenadas (cartesiano, polar y paramétrico). UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 1 CONTENIDO Y REQUISITOS DEL CURSO DE MATEMATICA II FORMA : REQUISITOS : INTEGRALES dx f(x) INDEFINIDAS INTEGRALES DEFINIDAS + − + − f(x)dx ; f(x)dx ; f(x)dx a b MAT. II INTEGRALES F :IR→IR IMPROPIAS − b f(x)dx ; donde f (x) es discontinua en algún c a , b CÁLCULO DE ÁREAS VOLÚMENES LONGITUD DE ARCO Nota : Cuando las integrales definidas no se pueden calcular mediante las integrales indefinidas, hay que utilizar algunos resultados provenientes de series o hay que aproximarlas mediante Métodos Numéricos. COORDENADAS CARTESIANAS COORDENADAS POLARES COORDENADAS PARAMÉTRICAS ● Métodos de integración. ● Gráficas ● Puntos de intersección entre curvas. ● Cálculo de límites MÉTODOS DE INTEGRACIÓN MÉTODOS DE INTEGRACIÓN MÉTODOS DE INTEGRACIÓN LÍMITE AL INFINITO CRITERIOS DE CONVERGENCIA b a dx f(x) UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 2 LA ANTIDERIVADA DE UNA FUNCIÓN Recuerdo de algunas derivadas : Antiderivada 1. Si : f(x) = 3x2 f '(x) = 6x Derivada Antiderivada 2. Si : f (x) = Sen (3x2 + 2 ) f ' (x) = 6x Cos (3x2 + 2 ) Derivada Antiderivada 3. Si : f(x) = e2x f '(x) = 2e2x Derivada Antiderivada 4. Si : f (x) = Tgx f ' (x) = Sec2x Derivada Antiderivada 5. Si : f (x) = 2 2 Senh ( 2 x ) f '(x) = 1Coshx+ Derivada UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 3 ALGUNOS PROBLEMAS QUE SE RESUELVEN USANDO LA ANTIDERIVADA : 1. El punto ( 0,2 ) está en una curva f(x) cuya pendiente es 2x – 3 . Hallar la ecuación de la curva. Resolución: Por datos : 1) f ' (x) = 2x - 3 f (x) = x2 – 3x + C 2) f (0) = 2 C = 2 f (x) = x2 – 3x + 2 2. La pendiente de una curva f(x) en cualquier punto es 3. Si el punto (2 , 20 ) está sobre la curva. Hallar la ecuación de dicha curva. Resolución: Por datos : 1) f ' (x) = 3 f (x) = 3x + C 2) f (2) = 20 6 + C = 20 C = 14 f (x) = 3x + 14 3. Se conoce que f '' (x) = 2 – 4x y que los puntos ( -1 , 3 ) y ( 0 , 2 ) están en una curva f (x). Hallar dicha ecuación. Resolución: Por datos : 1) f '' (x) = 2 – 4x f ' (x) = 2x – 2x2 + C1 f (x) = x2 – 3 3 2 x + C1x + C2 2) f (-1) = 3 1 + 3 2 – C1 + C2 = 3 C1 – C2 = 3 4 − …(I) 3) f (0) = 2 C2 = 2…. (II) De (I) y (II) tenemos : C1 – C2 = 3 4 − C1 = 2 3 4 − C1 = 3 2 f (x) = x2 – 3 3 2 x + 3 2 x + 2 ó 3 f (x) = 3x2 – 2x3 + 2x + 6 Una pregunta natural sería la siguiente : ¿ Cómo encontraríamos la función que nos dio origen a la derivada Rpta : Antiderivando Nota: - Si a las antiderivadas le agregamos una constante su derivada no varía, es decir : - La antiderivada de 6x es 3x2 + C - La antiderivada de 6x Cos (3x2 + 2 ) es Sen ( 3x2 + 2 ) + C - La antiderivada de 2e2x es e2x + C UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 4 - La antiderivada de 1 hx Cos + es 2 C+ 2 x Senh 2 - La antiderivada de Sec2x es Tgx + C La antiderivada vista de esta forma es llamada antiderivada general y esta función se define como : LA INTEGRAL INDEFINIDA. Nota : • Para el cálculo de las integrales indefinidas existen muchas fórmulas llamadas técnicas de integración. • Según las características de las funciones a integrar debemos de escoger la técnica de integración más apropiada. • No siempre es posible encontrar la antiderivada de una función de manera sencilla, en algunos casos es imposible. DEFINICIONES 1. Antiderivada de una función. Decimos que una función F(x) es una antiderivada de otra función f (x), continua en un intervalo I, si cumple: F' (x) = f (x) , x I 2. Antiderivadageneral de una función. Si F(x) es una antiderivada de f (x), sobre el intervalo de I, es decir: F’(x) = f (x) sobre I, entonces la función G(x) = F(x) + C es la antiderivada general de f (x) y se denota por: f (x)dx = F (x) + C, x I Nota. La antiderivada general es llamada también integral indefinida. Propiedades : Sean f(x) , g(x) dos funciones continuas en I ; entonces se cumple: 1) ( f (x) dx )' = f (x) 2) ( f(x) g (x) ) dx = f (x)dx g (x)dx 3) Kf (x) dx = K f (x)dx 4) Si u = u(x) f (u) du = dx dx du u 5) Supongamos que: f (x) dx = F (x) + C , entonces: F(a)F(b)F(x)f(x)dx b a b a −== , ...más adelante se definirá una integral definida. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 5 6) −= a b b a f(x)dxf(x)dx 7) + + −= cb ca b a c)dxf(xf(x)dx ; c IR.. 8) − − += cb ca b a c)dxf(xf(x)dx ; c IR . 9) = b.c a.c b a dx c x f c 1 f(x)dx ; c IR - 0 10) = c b c a b a dx x)(c f cf(x)dx ; c IR - 0 INTEGRALES INMEDIATAS Son aquellas que no necesitan de muchos cálculos para su solución, éstas integrales acompañadas de los métodos de integración son las que darán respuestas a muchos problemas complejos. Algunas integrales inmediatas: 1) xndx = C 1n x 1n + + + ; n - 1 2) dx / x = Ln x + C ; x 0 3) axdx = C a Ln a x + ; 4) ex dx = ex + C 5) Senx dx = - Cosx + C 6) Cosx dx = Senx + C 7) Sec2x dx = Tgx + C 8) Secx Tgx dx = Secx + C 9) Csc2x dx = - Ctgx + C 10) Cscx Ctgx dx = - Cscx + C UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 6 11) Tgx dx = Ln Secx + C 12) Ctgx dx = Ln Senx + C 13) Secx dx = Ln Secx + Tgx + C 14) Cscx dx = Ln Cscx – Ctgx + C 15) + + − = − C ax ax Ln a2 1 ax dx 22 16) += + C a x rcTg a 1 ax dx 22 a ; a 0 17) += − Ca a x rcSen xa dx 22 18) ++= C ax xLn ax dx 22 22 19) Senhx dx = Coshx + C 20) Coshx dx = Senhx + C 21) Sec2hx dx = Tghx + C 22) Sechx Tghx dx = - Sechx + C 23) Csc2hx dx = - Ctghx + C 24) Cschx Ctghx dx = - Cschx + C Algunas fórmulas importantes: 1) − − − +−= xdxSen n 1n n xCosxSen xdxSen 2n 1n n 2) − − − += xdxCos n 1n n xSenxCos xdxCos 2n 1n n 3) −− − − = xdxTgxTg 1n 1 xdxTg 2n1nn 4) −− − − −= xdxCtgxCtg 1n 1 xdxCtg 2n1nn 5) − − − − + − = xdxSec 1n 2n 1n xTgxSec xdxSec 2n 2n n ; ......... n 2 6) − − − − + − −= xdxCsc 1n 2n 1n xCtgxCsc xdxCsc 2n 2n n ; ....... n 2 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 7 7) −+−= CosxdxxnCosxxSenxdxx 1nnn ; ..... n 0 8) Senmx Cosnx dx = nm 1n nm xCosx Sen 1n1m + − + + −+ Senmx Cosn – 2x dx ; ó Senmx Cosnx dx = nm 1m nm xCosx Sen 1n1m + − + + − +− Senm -2x Cosnx dx k 9) Senmx Cosnx dx = − k j ( - 1 ) j 1n2j x Cos 1 n 2j ++ ++ ; m, n IN ; Siendo : m = 2k + 1 j = 0 ; k + 10) Secmx Tgnx dx = 1nm 1n 1nm xTgx Sec 1nm −+ − − ++ − Secmx Tgn - 2x dx ; ó Secmx Tgnx dx = 1nm 2m 1nm xTgx Sec 1n2m −+ − − −+ +− Secm -2x Tgnx dx n 11) Si Q(x) = (x – a i ) a i a i+1 , i = 1 , 2 , 3 ,..., n y P(x) es un polinomio tal que i = 1 cumple que Grad P(x) Grad Q(x) ; entonces : +−= = C a xLn )Q´(a )P(a dx Q(x) P(x) n 1 i i i i ; i = n,1 12) C... a ´´´(x) P a ´´(x) P a (x)P' P(x) a e dxP(x)e 32 ax ax + +−+−= 13) =)dxP(x)Sen(ax −+−− ... a (x)P a ´´(x) P P(x) a Cos(ax) 4 IV 2 + C... a (x)P a ´´´(x) P a ´(x) P a Sen(ax) 5 V 3 + −+− 14) =)dxP(x)Cos(ax −+− ... a (x)P a P´´(x) P(x) a Sen(ax) 4 IV 2 + C... a (x)P a P´´´(x) a P´(x) a Cos(ax) 5 V 3 + −+− 15) −− +− −− + +− = + 1nk1nknk a)(z dz 1)ak(n 1kkn a)1)(zak(n z a)(z dz ; n , k y a IR + UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 8 16) x n e ax dx = a 1 a ex axn − x n – 1 e ax dx NOTA: * − − == 2 π 0 n 2 π 0 n IMPAR esn Si ... ; !!n !1)!(n PAR esn Si ... ; 2 π !!n !1)!(n xdxCosxdxSen * Si n es PAR, se cumple: !!n !1)!(n πk xdxSen2kxdxCosxdxSen kπ 0 2 π 0 nn kπ 0 n − === Donde: 6!! = 2 x 4 x 6 7!! = 1 x 3 x 5 x 7 MÉTODOS DE INTEGRACIÓN Son sugerencias o reglas prácticas que se hacen para solucionar muchas veces en forma más corta algunos ejercicios, se dan de acuerdo a la forma en que se presentan las integrales. Algunos métodos de integración: Si la integral tiene alguna expresión como ésta: Hacer : ( EJERCICIO) ( MÉTODO) 1) (producto de funciones) dx Ejm: xSen(x)dx (funciones logarítmicas) dx Ejm: dxLnx x 2 Integración (funciones trigonométricas) dx por udv = uv - vdu Ejm: (x)dxSec3 partes (funciones exponenciales) dx Ejm: dxe Sen(x) x (func. trigonométricas inversas) dx Ejm: ArcTg(x)dx UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 9 2) x 2 + a 2 dx x = a Tgu ó x = a Ctgu ó x = a Senhu ó x = a Cschu 3) x 2 – a 2 dx x = a Secu ó x = a Cscu ó x = a Ctghu ó x = a Coshu 4) a 2 – x 2 dx x = a Senu ó x =a Cosu ó x = a Tghu ó x = a Sechu 5) Sen(Ax)Cos(Bx)dx Sen(Ax)Cos(Bx) = 2 1 Sen (A + B)x + Sen (A – B)x 6) Sen(Ax)Sen(Bx)dx Sen(Ax)Sen(Bx) = 2 1 Cos (A – B)x – Cos (A+ B)x 7) Cos(Ax)Cos(Bx)dx Cos(Ax)Cos(Bx) = 2 1 cos (A + B)x + cos (A – B)x 8) xdxSen n 9) xdxCosnm ó n Sen 2x = 1 – Cos 2x impar 0 Cos 2x = 1 – Sen 2x 10) Senmx Cosnx dx m y n par 0 11) Tg nx dx Tg 2x = Sec 2x – 1 12) Ctg nx dx Ctg 2x = Csc 2x – 1 2 2Cos1 xSen2 x− = 2 Cos2x1 xCos2 + = par:n 2 Cos2x1 xSen2 − = 2 Cos2x1 xCos2 + = impar:n xCos1xSen 22 −= xSen1xCos 22 −= UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 10 n 0; par Sec2x = Tg2x + 1 recuerde que: d(Tgx) = Sec2 xdx 13) Sec nx dx n 0; impar integración por partes n 0; par Csc 2x = Ctg 2x + 1 recuerde que: d(Ctgx) = - Csc2 xdx 14) Csc nx dx n 0; impar integración por partes. n 0; par caso 13 15) Tg mxSec nx dx descomponer de tal manera m 0 que aparezcan productos: SecxTgx recuerde que: d(Secx) = SecxTgxdx n 0; par caso 14 16) Csc nxCtg mx dx descomponer de tal manera n 0; impar que aparezca productos: CscxCtgx recuerde que: d(Cscx) = - CscxCtgxdx ++++ + dx c)xb)(x(xa)(x dx 2.2 ; ... Fracciones Parciales dx a)(x bx 33 − + ; .............................. Ostrogradski 17) dx)bx(ax p nm + ; ........ mQ , nQ , pQ ; Chebishev + ; Senxa dx …………………… u 2 x Tg = Obs: *1 Los métodos que se mencionan se desarrollarán con detalle en nuestro curso. *2 Las integrales de funciones hiperbólicas se desarrollarán siguiendo los mismos criterios que las integrales de las funciones trigonométricas. dx Q(x) P(x) UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 11 EJERCICIOS: 1. El punto ( 3,2 ) está en una curva y en un punto cualquiera ( x, y ) en la curva, la recta tangente tiene una pendiente igual a 2x – 3 ; encontrar la ecuación de la curva. 2. La pendiente de la recta tangente en cualquier punto (x , y) de esta curva es 3 x .Si el punto ( 9,4 ) está en la curva; hallar la ecuación de la curva. 3. La recta tangente a una curva en el punto ( 1,3 ) es y = x + 2 , si en cualquier punto ( x, y ) de la curva f '' (x) = 6x , encontrar la ecuación de la curva. 4. En cualquier punto (x , y ) de una curva f '' (x) = 1 – x 2 y una ecuación de la recta tangente a la curva en un punto ( 1 , 1 ) es y = 2 – x ; encontrar la ecuación de la curva. 5. En un punto cualquiera ( x , y ) de una curva f ''' (x) = 2 y (1 , 3 ) es un punto de inflexión en el que la tangente es –2, encontrar la ecuación de dicha curva. 6. La pendiente de una curva en el punto (x , y ) es 4x + 6. Si la curva pasa por (1, 1), encontrar la ecuación de dicha curva. 7. La pendiente de una curva en cualquier punto (x , y ) es igual a cos x. Encontrar la ecuación de dicha curva si ésta pasa por el punto 2, 2 8. En cada punto de la curva cuya ecuación es y = f (x) ; f '' (x) = 6x – 2 , y en el punto (1,2 ) la pendiente de la curva es 8. Hallar la ecuación de la curva. 9. Hallar una antiderivada de cada una de las siguientes funciones: a) f (x) = 3x + 2 j) f(x) = 3 Sec 4x b) f(x) = x 2 + 2x 3 k) f(x) = 3 2 x31 x + c) f (x) = 3 4 x x3x2 + l) f (x) = 2Sen (2x + 5) d) f (x) = 3Cos 4x m) f (x) = bax 1 + e) f (x) = 4x 2 x 3 32 + − n) f (x) = (x +1) xx 42 2 + f) f (x) = Sen 2xCosx o) f (x) = (a – bx )3/2 g) f (x) = 4Sec 2x p) f (x) = (2x +3) 4 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 12 h) f (x) = - SecxTgx i) f (x) = 4x Sec 4xTg 2 x 10. Encontrar la función f(x) tal que: a) f ' (x) = 3x 2 f (1) = 2 b) f ' (x) = x 2 f (1) = 4 c) f ' (x) = Sen2x π f 3 = 1 d) f ' (x) = 2x9x − =)5(f 1 e) f ' (x) = x Sen 2x π f 2 = 2 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 13 RESOLUCIÓN DE LOS EJERCICIOS PROPUESTOS 1) El punto (3,2) está en una curva y en punto cualquiera (x,y) de la curva, la recta tangente tiene una pendiente igual a 2x – 3; encontrar la ecuación de la curva. Resolución: Por datos: 1) f´ (x) = 2x – 3 f(x) = x2 – 3x + C 2) f(3) = 2 f(3) = 32 –3 (3) + C = 2 C = 2 f(x) = x2 – 3x + 2 2) La pendiente de la recta tangente en cualquier punto (x,y) de estas curva es 3 x y si el punto (9,4) esta en la curva; hallar la ecuación de la curva. Resolución: Por datos: 1) f´(x) = 3x1/2 f(x) = 2x3/2 + C 2) f(9) = 4 f(9) = 2(9)3/2 + C = 4 C = –50 f(x) = 2x3/2 – 50 3) La recta tangente a una curva en el punto (1,3) es y = x + 2, si en cualquier punto (x,y) de la curva f´´(x) = 6x, encontrar la ecuación de la curva Resolución: Por datos: 1) f´´(x) = 6x f´(x) = 3x2 + C1 Si la tangente es : y = x + 2 f´(x) = 1 1 = 3(1)2 + C1 C1 = -2 2) f´(x) = 3x2 – 2 f(x) = x3 – 2x + C2 f(1) = 3 1–2(1) + C2 = 3 C2 = 4 f(x) = x3 – 2x + 4 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 14 4) En cualquier punto (x, y) de una curva f ”(x) = 1 – x2 y una ecuación de la recta tangente a la curva de un punto (1,1) es y = 2 – x ; Encontrar la ecuación de la curva. Resolución: Por datos: 1) f ́ ´(x) = 1 – x2 f ́ (x) = 1 3 C 3 x x +− Si : y = 2 – x f ́ (1) = –1 f´(1) = 1 1 1 C 3 − + = –1 3 5 C1 −= 2) f ́ (x) = 3 5 3 x x 3 −− f (x) = 2 4 2 x x 5x C 2 12 3 − − + f (1) = 2 1 1 5 C 1 2 12 3 − − + = C2 = 9 4 f (x) = 2 4x x 5x 9 2 12 3 4 − − + 5) En un punto cualquiera (x,y) de la curva f ”(x) = 2 y (1,3) es un punto de inflexión en el que la tangente es –2, encontrar la ecuación de dicha curva. Resolución: Por datos: 1) f´´´(x) = 2 f´´(x) = 2x + C1 Punto de Inflexión (1,3) f ́ ´(x) = 0 Luego: 2(1) + C1 = 0 C1 = 2 f ”(x) = 2x – 2 2) f ́´(x) = 2x – 2 f ́ (x) = x2 –2x + C2 Si: f´(1) = –2 f´(1) = 1 – 2(1) + C2 = –2 f´(x) = x2 –2x –1 C2 = –1 3) f´(x) = x2 –2x –1 f(x) = +−− xx 3 x 2 3 C3 Si: f(1) = 3 f(1) = 1 1 3 − –1 + C3 = 3 C3 = 3 14 f(x) = 3 14 xx 3 x 2 3 +−− UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 15 6) La pendiente de una curva en el punto (x,y) es 4x+6 si la curva pasa por (1,1), encontrar la ecuación de dicha curva. Resolución: Por datos: 1) f´(x) = 4x + 6 f(x) = 2x2 + 6x + C1 2) f(1) = 1 f(1) = 2 (1)2 + 6(1) + C1 = 1 C1 = –7 f(x) 2x2 + 6x – 7 7) La pendiente de una curva en cualquier punto (x,y) es igual a Cos x. Encontrar la ecuación de dicha curva si esta pasa por el punto (/2,2) Resolución: Por datos: 1) f´(x) = Cos x f(x) = Sen x + C1 2) f(/2) = 2 f(/2) = Sen(/2) + C1 = 2 C1 = 1 f(x) = Sen x + 1 8) En cada punto de la curva cuya ecuación es y = f(x) ; f ´´(x) = 6x–2 y en punto (1,2) la pendiente de la curva es 8. Hallar la ecuación de la curva. Resolución: Por datos: 1) f ́ ´(x) = 6x – 2 f ́ (x) = 3x2 – 2x + C1 f ́ (1) = 8 f´(1) = 3(1)2 – 2(1) + C1 = 8 → C1 = 7 2) f ́ (x) = 3x2 – 2x + 7 f(x) = x3 – x2 + 7x + C2 f(1) = 2 f(1) = 13 –12 + 7(1) + C2 = 2 C2 = -5 f(x) = x3 – x2 + 7x – 5 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 16 9) Hallar una antiderivada de cada una de las siguientes funciones a) F´(x) = 3x + 2 Su antiderivada es F(x) = Cx2 2 x3 2 ++ b) F´(x) = x2 + 2x3 Su antiderivada es F(x) = C 2 x 3 x 43 ++ c) F´(x) = 3 4 x )x3x2( + F´(x) = =+ 3 4 3 x x3 x x2 2x -2 + 3x Su antiderivada es F(x) = –2x –1 + C 2 x3 2 + d) F´(x) = 3 Cos 4x Su antiderivada es F(x) = 3 Sen(4x) C 4 + e) F´(x) = 4 x 2 x 3 32 +− Su antiderivada es F(x) = –3x –1 + x –2 + 4x + C f) F´(x) = Sen2x Cos x Su antiderivada es F(x) = C 3 xSen3 + g) F´(x) = 4 Sec2x Su antiderivada es F(x) = 4 Tg x + C h) F´(x) = – Sec x Tg x Su antiderivada es F(x) = – Sec x + C i) F´(x) = 4 Sec5 x Tgx Su antiderivada es F(x) = CxSec 5 4 5 + UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 17 j) F´(x) = 3 Sec4x Su antiderivada es F(x) = 3 Tg x + Tg3x + C k) F´(x) = 3 2 x31 x + Su antiderivada es F(x) = C)x31( 9 2 2/13 ++ l) F´(x) = 2 Sen (2x+5) Su antiderivada es F(x) = – Cos (2x + 5) +C m) F´(x) = 6ax 1 + Su antiderivada es F(x) = C)6ax( a 2 2/1 ++ n) F´(x) = ( x + 1 ) x4x2 2 + Su antiderivada es F(x) = C) 42 ( 6 1 2/32 ++ xx o) F´(x) = (a – bx )3/2 Su antiderivada es F(x) = C)bxa( b5 2 2/5 +−− p) F´(x) = (2x + 3)4 Su antiderivada es F(x) = C)3x2( 10 1 5 ++ 10) Encontrar la función f(x) tal que: a) f ́ (x) = 3x2 f(1) = 2 Resolución: f(x) = x3 + C1 f(1) = 13 + C1 = 2 C1 = 1 f(x) = x3 + 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 18 b) f ́ (x) = x 2 f(1) = 4 Resolución: f ́ (x) = 2x –1/2 f(x) = 4x1/2 + C1 f(1) = 4(1)1/2 + C1 = 4 4 + C1 = 4 C1 = 0 f(x) = 4x1/2 c) f ́ (x) = Sen2x f(/3) = 1 Resolución: f ́ (x) = Sen 2x f(x) = 1Cx2cos 2 1 +− f π 3 = 1 1 π cos(2 ) C 1 2 3 − + = 4 3 C 1C 4 1 1 1 = =+ f(x) = 4 3 x2cos 2 1 +− d) f ́ (x) = 2x9x − ( ) 15f = Resolución: f ́ (x) = 2x9x − f(x) = 1 2/32 C)x9( 3 1 +−− ( ) ( ) 3/ 2 2 1 1 f 5 9 ( 5) 1 3 C= − − + = C1 = 11 3 f(x) = 2 3/ 21 11 (9 x ) 3 3 − − + UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA RICARDO A. GUTIÉRREZ TIRADO CÁLCULO INTEGRAL 19 e) f ́ (x) = x Sen2x π 1 f 2 2 = Resolución: f ́ (x) = x Sen2x f(x) = 2 2 2 1 x x 1 1 Senx Cosx Cos x Sen x C 4 2 8 8 − − + + Además: π 1 f 2 2 = 2 2 2ππ 2 2 1 π π 1 π 1 π 1 Sen Cos Cos Sen C 4 2 2 2 8 2 8 2 2 − − + + = Luego: 2 1 C0.11π0.11 8 π 1 =+−− C1 = 0.61 + 0.11 8 π π − C1 = 0.41 f(x) = 2 2 2x 1 1 x Senx Cosx Cos x Sen x 0.41 4 8 8 − + +