Clase 12 Soluciones RD Sharma – Capítulo 20 Integrales definidas – Ejercicio 20.3 | Serie 1

Posted on by Rudeus Greyrat

Evalúa las siguientes integrales:

Pregunta 1(i). \int\limits_1^4 f\left( x \right) dx, where\ f\left( x \right) = \begin{cases}4x + 3 & , & \text{if }1 \leq x \leq 2 \\3x + 5 & , & \text{if }2 \leq x \leq 4\end{cases}

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_1^4 f\left( x \right) dx, where\ f\left( x \right) = \begin{cases}4x + 3 & , & \text{if }1 \leq x \leq 2 \\3x + 5 & , & \text{if }2 \leq x \leq 4\end{cases}

yo = \int_1^4 f\left( x \right) dx

Usando la propiedad aditiva, obtenemos

I = \int_1^2 f\left( x \right) d x + \int_2^4 f\left( x \right) d x

yo = \int_1^2 \left( 4x + 3 \right) dx + \int_2^4 \left( 3x + 5 \right) dx

yo = \left[ 2 x^2 + 3x \right]_1^2 + \left[ \frac{3 x^2}{2} + 5x \right]_2^4

yo = 8 + 6 – 2 – 3 + 24 + 20 – 6 – 10

yo = 37

Pregunta 1(ii). \int\limits_0^9 f\left( x \right) dx, where\ f\left( x \right)= \begin{cases}\sin x & , & 0 \leq x \leq \frac{\pi}{2} \\ 1 & , & \frac{\pi}{2} \leq x \leq 3 \\ e^{x - 3} & , & 3 \leq x \leq 9\end{cases}

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_0^9 f\left( x \right) dx, where\ f\left( x \right)= \begin{cases}\sin x & , & 0 \leq x \leq \frac{\pi}{2} \\ 1 & , & \frac{\pi}{2} \leq x \leq 3 \\ e^{x - 3} & , & 3 \leq x \leq 9\end{cases}

yo = \int_0^9 f\left( x \right) d x

Usando la propiedad aditiva, obtenemos

yo = \int_0^\frac{\pi}{2} f\left( x \right) d x + \int_\frac{\pi}{2}^3 f\left( x \right) d x + \int_3^9 f\left( x \right) d x

yo = \int_0^\frac{\pi}{2} \sin x d x + \int_\frac{\pi}{2}^3 1 d x + \int_3^9 e^{x - 3} d x

yo = \left[ - \cos x \right]_0^\frac{\pi}{2} + \left[ x \right]_\frac{\pi}{2}^3 + \left[ e^{x - 3} \right]_3^9

yo = 0 + 1 + 3 – π/2 + mi 6 – mi 0 

yo = 3 – π/2 + mi 6

Pregunta 1(iii). \int\limits_1^4 f\left( x \right) dx, where\ f\left( x \right) = \begin{cases}7x + 3 & , & \text{if }1 \leq x \leq 3 \\ 8x & , & \text{if }3 \leq x \leq 4\end{cases}

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_1^4 f\left( x \right) dx, where\ f\left( x \right) = \begin{cases}7x + 3 & , & \text{if }1 \leq x \leq 3 \\ 8x & , & \text{if }3 \leq x \leq 4\end{cases}

yo = \int_1^4 f\left( x \right) d x

Usando la propiedad aditiva, obtenemos

yo = \int_1^3 f\left( x \right) d x + \int_3^4 f\left( x \right) d x

yo = \int_1^3 \left( 7x + 3 \right) d x + \int_3^4 8x d x

yo = \left[ \frac{7 x^2}{2} + 3x \right]_1^3 + \left[ 4 x^2 \right]_3^4

yo = 63/2 + 9 – 7/2 – 3 + 64 – 36

yo = 56/2 + 34

yo = 62

Pregunta 2. \int\limits_{- 4}^4 \left| x + 2 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_{- 4}^4 \left| x + 2 \right| dx

Lo sabemos, 

\left| x + 2 \right| = \begin{cases} - \left( x + 2 \right) &, &- 4 \leq x \leq - 2 \\x + 2 &, &- 2 < x \leq 4\end{cases}

Entonces, obtenemos

yo = \int_{- 4}^4 \left| x + 2 \right| d x

yo = \int_{- 4}^{- 2} - \left( x + 2 \right) d x + \int_{- 2}^4 \left( x + 2 \right) d x

yo = \left[ - \frac{x^2}{2} - 2x \right]_{- 4}^{- 2} + \left[ \frac{x^2}{2} + 2x \right]_{- 2}^4

yo = –2 + 4 – 8 – 8 + 8 + 8 – 2 + 4

yo = 20

Pregunta 3. \int\limits_{- 3}^3 \left| x + 1 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int_{- 3}^3 \left| x + 1 \right| d x

Lo sabemos, 

\left| x + 1 \right| = \begin{cases} - \left( x + 1 \right) &, &- 3 \leq x \leq - 1 \\x + 1 &, &- 1 < x \leq 3\end{cases}

Entonces, obtenemos

yo = \int_{- 3}^{- 1} - \left( x + 1 \right) d x + \int_{- 1}^3 \left[ x + 1 \right] d x

yo = \left[ - \frac{\left( x + 1 \right)^2}{2} \right]_{- 3}^{- 1} + \left[ \frac{\left( x + 1 \right)^2}{2} \right]_{- 1}^3

yo = 0 + 2 + 8 – 0

yo = 10

Pregunta 4. \int\limits_{- 1}^1 \left| 2x + 1 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_{- 1}^1 \left| 2x + 1 \right| dx

Lo sabemos,

\left| 2x + 1 \right| = \begin{cases} - \left( 2x + 1 \right) &, &- 1 \leq x \leq - \frac{1}{2} \\\left( 2x + 1 \right) &, &- \frac{1}{2} < x \leq 1\end{cases}

Entonces, obtenemos

yo = \int_{- 1}^\frac{- 1}{2} - \left( 2x + 1 \right) d x + \int_{- \frac{1}{2}}^1 \left( 2x + 1 \right) d x

yo = - \left[ x^2 + x \right]_{- 1}^\frac{- 1}{2} + \left[ x^2 + x \right]_{- \frac{1}{2}}^1

yo = –1/4 + 1/2 + 1 – 1 + 1 + 1 – 1/4 + 1/2

yo = 5/2

Pregunta 5. \int\limits_{- 2}^2 \left| 2x + 3 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_{- 2}^2 \left| 2x + 3 \right| dx

Lo sabemos,

\left| 2x + 3 \right| = \begin{cases} - \left( 2x + 3 \right) &, &- 2 \leq x \leq - \frac{3}{2}\\\left( 2x + 3 \right)&, &- \frac{3}{2} < x \leq 2\end{cases}

Entonces, obtenemos

yo = \int_{- 2}^\frac{- 3}{2} - \left( 2x + 3 \right) d x + \int_{- \frac{3}{2}}^2 \left( 2x + 3 \right) d x

yo = - \left[ x^2 + 3x \right]_{- 2}^\frac{- 3}{2} + \left[ x^2 + 3x \right]_{- \frac{3}{2}}^2

yo = –9/4 + 9/2 + 4 – 6 + 4 + 6 – 9/4 + 9/2

yo = 25/2

Pregunta 6. \int\limits_0^2 \left| x^2 - 3x + 2 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_0^2 \left| x^2 - 3x + 2 \right| dx

Lo sabemos,

\left| x^2 - 3x + 2 \right| = \begin{cases} - \left( x^2 - 3x + 2 \right)&, &\left( x - 1 \right)\left( x - 2 \right) \leq 0 \text{ or}, 1 \leq x \leq 2\\\left( x^2 - 3x + 2 \right)&, &x^2 - 3x + 2 \geq 0 \text{ or}, x \in \left( - \infty , 1 \right) \cup \left( 2, \infty \right)\end{cases}

Entonces obtenemos,

yo = \int_0^2 \left( x^2 - 3x + 2 \right) d x

yo = \int_0^1 \left( x^2 - 3x + 2 \right) d x - \int_1^2 \left( x^2 - 3x + 2 \right) d x

yo = \left[ \frac{x^3}{3} - \frac{3 x^2}{2} + 2x \right]_0^1 - \left[ \frac{x^3}{3} - \frac{3 x^2}{2} + 2x \right]_1^2

yo = 1/3 – 3/2 + 2 – [8/3 – 6 + 4 – 1/3 + 3/2 – 2]

yo = 1/3 – 3/2 + 2 – 8/3 + 6 – 2 + 1/3 – 3/2

yo = 1

Pregunta 7. \int\limits_0^3 \left| 3x - 1 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_0^3 \left| 3x - 1 \right| dx

Lo sabemos,

\left| 3x - 1 \right| = \begin{cases} - \left( 3x - 1 \right)&,&0 \leq x \leq \frac{1}{3}\\\left( 3x - 1 \right)&,& \frac{1}{3} < x \leq 3\end{cases}

Entonces obtenemos,

yo = \int_0^\frac{1}{3} - \left( 3x + 1 \right) dx + \int_\frac{1}{3}^0 \left( 3x + 1 \right) dx

yo = \left[ \frac{- 3 x^2}{2} - x \right]_0^\frac{1}{3} + \left[ \frac{3 x^2}{2} + x \right]_\frac{1}{3}^3

yo = –1/6 + 1/3 – 0 + 27/2 + 3 – 1/6 – 1/3

yo = 65/6

pregunta 8 \int\limits_{- 6}^6 \left| x + 2 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_{- 6}^6 \left| x + 2 \right| dx

Lo sabemos,

\left| x + 2 \right| = \begin{cases} - \left( x + 2 \right) &,& - 6 \leq x \leq - 2\\x + 2&,& - 2 < x \leq 6\end{cases}

Entonces, obtenemos 

yo = \int_{- 6}^6 \left| x + 2 \right| d x

yo = \int_{- 6}^{- 2} - \left( x + 2 \right) dx + \int_{- 2}^6 \left( x + 2 \right) dx

yo = \left[ \frac{- x^2}{2} - 2x \right]_{- 6}^{- 2} + \left[ \frac{x^2}{2} + 2x \right]_{- 2}^6

yo = –2 + 4 + 18 – 12 + 18 + 12 – 2 + 4

yo = 40

Pregunta 9. \int\limits_{- 2}^2 \left| x + 1 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_{- 2}^2 \left| x + 1 \right| dx

Lo sabemos,

\left| x + 1 \right| = \begin{cases} - \left( x + 1 \right) &,& - 2 \leq x \leq - 1\\x + 1&,& - 1 < x \leq 2\end{cases}

Entonces obtenemos,

yo = \int_{- 2}^2 \left| x + 1 \right| d x

yo = \int_{- 2}^{- 1} - \left( x + 1 \right) dx + \int_{- 1}^2 \left( x + 1 \right) dx

yo = \left[ \frac{- x^2}{2} - x \right]_{- 2}^{- 1} + \left[ \frac{x^2}{2} + x \right]_{- 1}^2

yo = -1/2 + 1 + 2 – 2 + 2 + 2 – 1/2 + 1

yo = 5

Pregunta 10. \int\limits_1^2 \left| x - 3 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_1^2 \left| x - 3 \right| dx

Lo sabemos,

\left| x + 1 \right| = \begin{cases} - \left( x + 1 \right) &,& 1 \leq x \leq 3\\\left( x + 1 \right)&,& x > 3\end{cases}

Entonces obtenemos,

yo = \int_1^2 \left| x - 3 \right| d x

yo = \int_1^2 - \left( x - 3 \right) dx

yo = \left[ \frac{- x^2}{2} - 3x \right]_1^2

yo = – 2 – 6 + 1/2 + 3

yo = – 5 + 1/2

yo = (-10 + 1)/2

yo = -9/2

Pregunta 11. \int\limits_0^{\pi/2} \left| \cos 2x \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_0^{\pi/2} \left| \cos 2x \right| dx

Lo sabemos,

\left| \cos 2x \right| = \begin{cases} - \cos 2x &,& \frac{\pi}{4} \leq x \leq \frac{\pi}{2}\\\cos 2x&,& 0 < x \leq \frac{\pi}{4}\end{cases}

Entonces obtenemos,

yo = \int_{- 2}^2 \left| \cos 2x \right| d x

yo = \int_0^\frac{\pi}{4} \cos 2x dx - \int_\frac{\pi}{4}^\frac{\pi}{2} \cos 2x dx

yo = \left[ \frac{\sin 2x}{2} \right]_0^\frac{\pi}{4} - \left[ \frac{\sin 2x}{2} \right]_\frac{\pi}{4}^\frac{\pi}{2}

yo = 1/2 – 0 – 0 + 1/2

yo = 1

Pregunta 12. \int\limits_0^{2\pi} \left| \sin x \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_0^{2\pi} \left| \sin x \right| dx

Lo sabemos,

\left| \sin x \right| = \begin{cases} - \sin x &,& \pi \leq x \leq 2\pi\\\sin x&,& 0 < x \leq \pi\end{cases}

Entonces obtenemos,

yo = \int_0^{2\pi} \left| \sin x \right| dx

yo = \int_0^\pi \sin x dx + \int_\pi^{2\pi} - \sin x dx

yo = - \left[ \cos x \right]_0^\pi + \left[ \cos x \right]_\pi^{2\pi}

yo = 1 + 1 + 1 – (–1)

yo = 1 + 1 + 1 + 1

yo = 4

Pregunta 13. \int\limits_{- \pi/4}^{\pi/4} \left| \sin x \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_{- \pi/4}^{\pi/4} \left| \sin x \right| dx

Lo sabemos,

\left| \sin x \right| = \begin{cases} - \sin x &,& - \frac{\pi}{4} \leq x \leq 0\\\sin x&,& 0 < x \leq \frac{\pi}{4}\end{cases}

Entonces obtenemos,

yo = \int_{- \frac{\pi}{4}}^\frac{\pi}{4} \left| \sin x \right| d x

yo = \int_{- \frac{\pi}{4}}^0 - \sin x dx + \int_0^\frac{\pi}{4} \sin x dx

yo = \left[ \cos x \right]_\frac{- \pi}{4}^0 - \left[ \cos x \right]_0^\frac{- \pi}{4}

Yo = 1 – 1/√2 – 1/√2 + 1

Yo = 2 – 2/√2

yo = 2 – √2

Pregunta 14. \int\limits_2^8 \left| x - 5 \right| dx

Solución:

Tenemos,

yo = \int\limits_2^8 \left| x - 5 \right| dx

Lo sabemos,

\left| x - 5 \right| = \begin{cases} - \left( x - 5 \right) &,& 2 \leq x \leq 5\\x - 5&,& 5 < x \leq 8\end{cases}

Entonces obtenemos,

yo = \int_2^8 \left| x - 5 \right| d x

yo = \int_2^5 - \left( x - 5 \right) dx + \int_5^8 \left( x - 5 \right) dx

yo = - \left[ \frac{x^2}{2} - 5x \right]_2^5 + \left[ \frac{x^2}{2} - 5x \right]_5^8

yo = – 25/2 + 25 + 2 – 10 + 32 – 40 – 25/2 + 25

yo = 9

Publicación traducida automáticamente

Artículo escrito por prabhjotkushparmar y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA

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