6.E: Aplicaciones de la Antidiferenciación (Ejercicios)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
6.1: Sustitución
Términos y Conceptos
1. Sustitución “deshace” ¿Qué regla derivada?
2. T/F: Se puede usar álgebra para reescribir el integrando de una integral para que sea más fácil de evaluar.
Problemas
En los Ejercicios 3-14, evaluar el integrando indefinido para desarrollar una comprensión de la Sustitución.
3. ∫3x2(x3−5)7dx
4. ∫(2x−5)(x2−5x+7)3dx
5. ∫x(x2+1)8dx
6. ∫(12x+14)(3x2+7x+7)3dx
7. ∫12x+7dx
8. ∫1√2x+3dx
9. ∫x√x+3dx
10. ∫x3−x√xdx
11. ∫e√x√xdx
12. ∫x4√x5+1dx
13. ∫1x+1x2dx
14. ∫ln(x)xdx
En los Ejercicios 15-23, utilice Sustitución para evaluar la integral indefinida que involucra funciones trigonométricas.
15. ∫sin2(x)cos(x)dx
16. ∫cos(3−6x)dx
17. ∫sec2(4−x)dx
18. ∫sec(2x)dx
19. ∫tan2(x)sec2(x)dx
20. ∫xcos(x2)dx
21. ∫tan2(x)dx
22. ∫cotxdx. No se limite a referirse al Teorema 45 para la respuesta; justifíquelo a través de Sustitución.
23. ∫cscxdx. No se limite a referirse al Teorema 45 para la respuesta; justifíquelo a través de Sustitución.
En los Ejercicios 24-30, utilice Sustitución para evaluar la integral indefinida que involucra funciones exponenciales.
24. ∫e3x−1dx
25. ∫ex3x2dx
26. ∫ex2−2x+1(x−1)dx
27. ∫ex+1exdx
28. ∫ex−e−xe2xdx
29. ∫33xdx
30. ∫42xdx
En los Ejercicios 31-34, utilice Sustitución para evaluar la integral indefinida que involucra funciones logarítmicas.
31. ∫lnxxdx
32. ∫(lnx)2xdx
33. ∫(lnx)3xdx
34. ∫1xln(x2)dx
En los Ejercicios 35-40, utilice la Sustitución para evaluar la integral indefinida que involucra funciones racionales.
35. ∫x2+3x+1xdx
36. ∫x3+x2+x+1xdx
37. ∫x3−1x+!dx
38. ∫x2+2x−5x−3dx
39. ∫3x2−5x+7x+1dx
40. ∫x2+2x+1x3+3x2+3xdx
En los Ejercicios 41-50, utilice Sustitución para evaluar las funciones trigonométricas inversas integrales indefinidas.
41. ∫7x2+7dx
42. ∫3√9−x2dx
43. ∫14√5−x2dx
44. ∫2x√x2−9dx
45. ∫5√x4−16x2dx
46. ∫x√1−x4dx
47. ∫1x2−2x+8dx
48. ∫2√−x2+6x+7dx
49. ∫3√−x2+8x+9dx
50. ∫5x2+6x+34dx
En los Ejercicios 51-75, evaluar la integral indefinida.
51. ∫x2(x3+3)2dx
52. ∫(3x2+2x)(5x3+5x2+2)8dx
53. ∫x√1−x2dx
54. ∫x2csc2(x3+1)dx
55. ∫sin(x)√cos(x)dx
56. ∫1x−5dx
57. ∫73x+2dx
58. ∫3x3+4x2+2x−22x2+3x+5dx
59. ∫2x+7x2+7x+3dx
60. ∫9(2x+3)3x2+9x+7dx
61. ∫−x3+14x2−46x−7x2−7x+1dx
62. ∫xx2+81dx
63. ∫24x2+1dx
64. ∫1x√4x2−1dx
65. ∫1√16−9x2dx
66. ∫3x−2x2−2x+10dx
67. ∫7−2xx2+12x+61dx
68. ∫x2+5x−2x2−10x+32dx
69. ∫x3x2+9dx
70. ∫x3−xx2+4x+9dx
71. ∫sin(x)cos2(x)+1dx
72. ∫cos(x)sin2(x)+1dx
73. ∫cos(x)1−sin2(x)dx
74. ∫3x−3√x2−2x−6dx
75. ∫x−3√x2−6x+8dx
En Ejercicios 76-83, evaluar la integral definida.
76. ∫311x−5dx
77. ∫62x√x−2dx
78. ∫π/2−π/2sin2(x)cos(x)dx
79. ∫102x(1−x2)4dx
80. ∫−1−2(x+1)ex2+2x+1dx
81. ∫1−11x+x2dx
82. ∫421x2−6x+10dx
83. ∫√311√4−x2dx
6.2: Integración por Partes
Términos y Conceptos
1. T/F: Integración por Partes es útil en la evaluación de integrands que contienen productos de función.
2. T/F: La integración por partes puede considerarse como el “opuesto a la regla de la cadena”.
3. ¿Para qué es útil “LIATE”?
Problemas
En los Ejercicios 4-33, evaluar la integral indefinida dada.
4. ∫xsinxdx
5. ∫xe−xdx
6. ∫x2sinxdx
7. ∫x3sinxdx
8. ∫xex2dx
9. ∫x3exdx
10. ∫xe−2xdx
11. ∫exsinxdx
12. ∫e2xcosxdx
13. ∫e2xsin(3x)dx
14. ∫e5xcos(5x)dx
15. ∫sinxcosxdx
16. ∫sin−1xdx
17. ∫tan−1(2x)dx
18. ∫xtan−1xdx
19. ∫sin−1xdx
20. ∫xlnxdx
21. ∫(x−2)lnxdx
22. ∫xln(x−1)dx
23. ∫xln(x2)dx
24. ∫x2lnxdx
25. ∫(lnx)2dx
26. ∫(ln(x+1))2dx
27. ∫xsec2xdx
28. ∫xcsc2xdx
29. ∫x√x−2dx
30. ∫x√x2−2dx
31. ∫secxtanxdx
32. ∫xsecxtanxdx
33. ∫xcscxcotxdx
En los Ejercicios 34-38, evaluar la integral indefinida después de hacer primero una sustitución.
34. ∫sin(lnx)dx
35. ∫sin(√x)dx
36. ∫ln(√x)dx
37. ∫e√xdx
38. ∫elnxdx
En los Ejercicios 39-47, evaluar la integral definida. Nota: las integrales indefinidas correspondientes aparecen en los Ejercicios 4-12.
39. ∫π0xsinxdx
40. ∫1−1xe−xdx
41. ∫−π/4π/4x2sinxdx
42. ∫π/2−π/2x3sinxdx
43. ∫√ln20xex2dx
44. ∫10x3exdx
45. ∫21xe−2xdx
46. ∫π0exsinxdx
47. ∫π/2−π/2e2xcosxdx
6.3: Integrales trigonométricas
Términos y Conceptos
1. T/F:∫sin2(x)cos2xdx no se puede evaluar utilizando las técnicas descritas en esta sección ya que ambas potencias desinx ycosx son pares.
2. T/F:sin3xcos3xdx no se puede evaluar utilizando las técnicas descritas en esta sección ya que ambas potencias desinx and cosx son impares.
3. T/F: En esta sección se aborda cómo evaluar integrales indefinidas como∫sin5xtan3xdx.
Problemas
En Ejercicios 4-26, evaluar la integral indefinida.
4. ∫sinxcos4xdx
5. ∫sin3xcosxdx
6. ∫sin3xcos2xdx
7. ∫sin3xcos3xdx
8. ∫sin6xcos5xdx
9. ∫sin2xcos7xdx
10. ∫sin2xcos2xdx
11. ∫sin(5x)cos(3x)dx
12. ∫sin(x)cos(2x)dx
13. ∫sin(3x)sin(7x)dx
14. ∫sin(πx)sin(2πx)dx
15. ∫cos(x)cos(2x)dx
16. ∫cos(π2x)cos(πx)dx
17. ∫tan4xsec2xdx
18. ∫tan2xsec4xdx
19. ∫tan3xsec4xdx
20. ∫tan3xsec2xdx
21. ∫tan3xsec3xdx
22. ∫tan5xsec5xdx
23. ∫tan4(x)dx
24. ∫sec5xdx
25. ∫tan2xsecxdx
26. ∫tan2xsec3xdx
En los Ejercicios 27-33, evaluar la integral definida. Nota: las integrales indefinidas correspondientes aparecen en el conjunto anterior.
27. ∫π0sinxcos4xdx
28. ∫π−πsin3xcosxdx
29. ∫π/2−π/2sin2xcos7xdx
30. ∫π/20sin(5x)cos(3x)dx
31. ∫π/2−π/2cos(x)cos(2x)dx
32. ∫π/40tan4xsec2xdx
33. ∫π/4−π/4tan2xsec4xdx
6.4: Sustitución trigonométrica
Términos y Conceptos
1. La Sustitución Trigonométrica funciona sobre los mismos principios que la Integración por Sustitución, aunque puede sentirse “_____”.
2. Si uno usa Sustitución Trigonométrica en un integrando que contiene√25−x2, entonces uno debe establecer x = ______.
3. Consideremos la identidad pitagóricasin2θ+cos2θ=1.
a) ¿Qué identidad se obtiene cuando ambas partes están divididas porcos2θ?
b) Utilizar la nueva identidad para simplificar9tan2θ+9.
4. ¿Por qué Key Idea 13 (a) afirma eso√a2−x2=acosθ, y no|acosθ|?
Problemas
En los Ejercicios 5-16, aplicar la Sustitución Trigonométrica para evaluar las integrales indefinidas.
5. ∫√x2+1dx
6. ∫√x2+4dx
7. ∫√1−x2dx
8. ∫√9−x2dx
9. ∫√x2−1dx
10. ∫√x2−16dx
11. ∫√4x2+1dx
12. ∫√1−9x2dx
13. ∫√16x2−1dx
14. ∫3√x2+2dx
15. ∫3√7−x2dx
16. ∫5√x2−8dx
En los Ejercicios 17-26, evaluar las integrales indefinidas. Algunos pueden ser evaluados sin Sustitución Trigonométrica.
17. ∫√x2−11xdx
18. ∫1(x2+1)2dx
19. ∫x√x2−3dx
20. ∫x2√1−x2dx
21. ∫x(x2+0)3/2dx
22. ∫5x2√x2−10dx
23. ∫1(x2+4x+13)2dx
24. ∫x2(1−x2)−3/2dx
25. ∫√5−x27x2dx
26. ∫x2√x2+3dx
En los Ejercicios 27-32, evaluar las integrales definidas haciendo la sustitución trigonométrica adecuada y cambiando los límites de la integración. (Nota: cada una de las integrales indefinidas correspondientes ha aparecido previamente en el conjunto Ejercicio.)
27. ∫1−1√1−x2dx
28. ∫84√x2−16dx
29. ∫20√x2+4dx
30. ∫1−11(x2+1)2dx
31. ∫1−1√9x2dx
32. ∫1−1x2√1−x2dx
6.5 Descomposición parcial de la fracción
Términos y Conceptos
1. Rellene el espacio en blanco: La descomposición parcial de la fracción es un método de reescritura de _____ funciones.
2. T/F: A veces es necesario utilizar la división polinómica antes de usar Descomposición de Fracción Parcial.
3. Descomponerse1x2−3x sin resolver los coeficientes, como se hizo en el Ejemplo 181.
4. Descomponerse7−xx2−9 sin resolver los coeficientes, como se hizo en el Ejemplo 181.
5. Descomponersex−3x2−7 sin resolver los coeficientes, como se hizo en el Ejemplo 181.
6. Descomponerse2x+5x3+7x sin resolver los coeficientes, como se hizo en el Ejemplo 181.
Problemas
En Ejercicios 7-25, evaluar la integral indefinida.
7. ∫7x+7x2+3x−10dx
8. ∫7x−2x2+xdx
9. ∫−43x2−12dx
10. ∫x+7(x+5)2dx
11. ∫−3x−20(x+8)2dx
12. ∫9x2+11x+7x(x+1)2dx
13. ∫−12x2−x+33(x−1)(x+3)(3−2x)dx
14. ∫94x2−10x(7x+3)(5x−1)(3x−1)dx
15. ∫x2+2+1x2+x−2dx
16. ∫x3x2−2x−20dx
17. ∫2x2−4x+6x2−2x+3dx
18. ∫1x2+3x2+3xdx
19. ∫x2+x+5x2+4x+10dx
20. ∫12x2+21x+3(x+1)(3x2+5x−1)dx
21. ∫6x2+8x−4(x−3)(x2+6x+10)dx
22. ∫2x2+x+1(x+1)(x2+9)dx
23. ∫x2−20x−69(x−7)(x2+2x+17)dx
24. ∫9x2−60x+33(x−9)(x2−2x+11)dx
25. ∫6x2+45x+121(x+2)(x2+10x+27)dx
En los Ejercicios 26-29, evaluar la integral definida.
26. ∫218x+21(x+2)(x+3)dx
27. ∫5014x+6(3x+2)(x+4)dx
28. ∫1−1x2+5x−5(x−10)(x2+4x+5)dx
29. ∫10x(x+1)(x2+2x+1)dx
6.6: Funciones hiperbólicas
Términos y Conceptos
1. En la Idea Clave 16,∫tanhxdx=ln(coshx)+C se da la ecuación. ¿Por qué no se usaln|coshx| "" -es decir, ¿por qué no son necesarios los valores absolutos?
2. Las funciones hiperbólicas se utilizan para definir puntos en la porción derecha de la hipérbolax2−y2=1, como se muestra en la Figura 6.13. ¿Cómo podemos usar las funciones hiperbólicas para definir puntos en la porción izquierda de la hipérbola?
Problemas
En los Ejercicios 3-10, verificar la identidad dada usando la Definición 23, como se hizo en el Ejemplo 186.
3. coth2x−csch 2x=1
4. cosh2x=cosh2x+sinh2x
5. cosh2x=cosh2x+12
6. sinh2x=cosh2x−12
7. ddx[sech x]=−sech xtanhx
8. ddx[cothx]=−sech xtanhx
9. ∫tanhxdx=ln(coshx)+C
10. ∫cothxdx=ln|sinhx|+C
En Ejercicios 11-21, encuentra la derivada de la función dada.
11. f(x)=cosh2x
12. f(x)=tanh(x2)
13. f(x)=ln(sinhx)
14. f(x)=sinhxcoshx
15. f(x)=xsinhx−coshx
16. f(x)=sech −1(x2)
17. f(x)=sinh−1(3x)
18. f(x)=cosh−1(2x2)
19. f(x)=tanh−1(x+5)
20. f(x)=tanh−1(cosx)
21. f(x)=cosh−1(secx)
En Ejercicios 22-26, encuentra la ecuación de la línea tangente a la función en el valor x dado.
22. f(x)=sinhx at x=0
23. f(x)=coshx at x=ln2
24. f(x)=sech 2x at x=ln3
25. f(x)=sinh−1x at x=0
26. f(x)=cosh−1x at x=√2
En los Ejercicios 27-40, evaluar la integral indefinida dada.
27. ∫tanh(2x)dx
28. ∫cosh(3x−7)dx
29. ∫sinhxcoshxdx
30. ∫xcoshxdx
31. ∫xsinhxdx
32. ∫19−x2dx
33. ∫2x√x4−4dx
34. ∫√x√1+x3dx
35. ∫1x2−16dx
36. ∫1x2+xdx
37. ∫exx2x+1dx
38. ∫sinh−1xdx
39. ∫tanh−1xdx
40. ∫sech xdx(Pista: multiplicar porcoshxcoshx; estableceru=sinhx.)
En los Ejercicios 41-43, evaluar la integral definida dada.
41. ∫1−1sinhxdx
42. ∫ln2−ln2coshxdx
43. ∫10tanh−1xdx.
6.7: Regla de L'Hopital
Términos y Conceptos
1. Enumere las diferentes formas indeterminadas descritas en esta sección.
2. T/F: La regla de L'hopital proporciona un método más rápido para calcular derivados.
3. T/F: L'hopitals Regla establece queddx(f(x)g(x))=f′(x)g′(x).
4. Explique lo que significa la forma indeterminada1∞ "”.
5. Rellena los espacios en blanco” Se aplica la Regla del Cocientef(x)g(x) al tomar _____; La Regla de L'hopital se aplica al tomar cierta_______.
6. Crear (pero no evaluar) un límite que devuelva "∞0”.
7. Crear una funciónf(x) tal quelimx→1f(x) devuelva "00”.
Problemas
En los Ejercicios 8-52, evaluar el límite dado.
8. limx→1x2+x−2x−1
9. limx→2x2+x−6x2−7x+10
10. limx→πsinxx−π
11. limx→π/4sinx−cosxcos(2x)
12. limx→0sin(5x)x
13. limx→0sin(2x)x+2
14. limx→0sin(2x)sin(3x)
15. limx→0sin(ax)sin(bx)
16. limx→0+ex−1x2
17. limx→0+ex−x−1x2
18. limx→0+x−sinxx3−x2
19. limx→∞x4ex
20. limx→∞√xex
21. limx→∞ex√x
22. limx→∞ex2x
23. limx→∞ex3x
24. limx→3x3−5x2+3x+9x3−7x2+15x−9
25. limx→−2x3+4x2+4xx3+7x2+16x+12
26. limx→∞lnxx
27. limx→∞ln(x2)x
28. limx→∞(lnx)2x
29. limx→0+x⋅lnx
30. limx→0+√x⋅lnx
31. limx→0+xe1/x
32. limx→∞x3−x2
33. limx→∞√x−lnx
34. limx→−∞xex
35. limx→0+1x2e−1/x
36. limx→0+(1+x)1/x
37. limx→0+(2x)x
38. limx→0+(2/x)x
39. limx→0+(sinx)xPista: usa el Teorema de Squeeze.
40. limx→1+(1−x)1−x
41. limx→∞(x)1/x
42. limx→∞(1/x)x
43. limx→11(lnx)1−x
44. limx→∞(1+x)1/x
45. limx→∞(1+x2)1/x
46. limx→π/2tanxcosx
47. limx→π/2tanxsin(2x)
48. limx→1+1lnx−11−x
49. limx→3+5x2−9−xx−3
50. limx→∞xtan(1/x)
51. limx→∞(lnx)3x
52. limx→1x2+x−2lnx
6.8: Integración inadecuada
Términos y Conceptos
1. La integral definitiva se definió con qué dos estipulaciones?
2. Silimb→∞∫b0f(x)dx existe, entonces∫∞0f(x)dx se dice que la integral __________.
3. Si∫∞1f(x)dx=10, and 0≤g(x)≤f(x) por todos x, entonces sabemos que∫∞1g(x)dx ______.
4. ¿Para qué valores de p∫∞11xpdx convergerán?
5. ¿Para qué valores de p∫∞101xpdx convergerán?
6. ¿Para qué valores de p∫101xpdx convergerán?
Problemas
En los Ejercicios 7-33, evaluar la integral impropia dada.
7. ∫∞0e5−2xdx
8. ∫∞11x3dx
9. ∫∞1x−4dx
10. ∫∞−∞1x2+9dx
11. ∫0−∞2xdx
12. ∫0−∞(12)xdx
13. ∫∞−∞xx2+1dx
14. ∫∞−∞xx2+4dx
15. ∫∞21(x−1)2dx
16. ∫211(x−1)2dx
17. ∫∞21x−1dx
18. ∫211x−1dx
19. ∫1−11xdx
20. ∫311x−2dx
21. ∫π0sec2xdx
22. ∫1−21√|x|dx
23. ∫∞0xe−xdx
24. ∫∞0xe−x2dx
25. ∫∞−∞xe−x2dx
26. ∫∞−∞1ex+e−xdx
27. ∫10xlnxdx
28. ∫∞1lnxxdx
29. ∫10lnxdx
30. ∫∞1lnxx2dx
31. ∫∞1lnx√xdx
32. ∫∞0e−xsinxdx
33. ∫∞0e−xcosxdx
En los Ejercicios 34-43, utilice la Prueba de Comparación Directa o la Prueba de Comparación de Límites para determinar si la integral definida dada converge o diverge. Exponga claramente qué prueba se está utilizando y con qué función se está comparando el integrando.
34. ∫∞103√3x2+2x−5dx
35. ∫∞24√7x3−xdx
36. ∫∞0√x+3√x3−x2+x+1dx
37. ∫∞1e−xlnxdx
38. ∫∞5e−x2+3x−1dx
39. ∫∞0√xexdx
40. ∫∞21x2+sinxdx
41. ∫∞0xx2+cosxdx
42. ∫∞01x+exdx
43. ∫∞01ex−xdx