Matemáticas IIFácil2 pts

Integrales

Castilla y León · 2020 · Julio
Enunciado
a) (0,5 puntos) Calcule los puntos de corte de las gráficas de las funciones f(x)=2xf(x) = \dfrac{2}{x} y g(x)=3−xg(x) = 3 - x.

b) (1,5 puntos) Sabiendo que en el intervalo [1,2][1, 2] se verifica que g(x)≥f(x)g(x) \ge f(x) calcular el área del recinto limitado por la gráfica de ambas funciones en dicho intervalo.
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Resultado
a) (1,2) y (2,1)\boxed{\text{a)}\ (1, 2)\ \text{y}\ (2, 1)}b) Aˊrea=∫12(3−x−2x)dx=32−2ln⁡2≈0,1137 u2\boxed{\text{b)}\ \text{Área} = \int_1^2\left(3 - x - \frac{2}{x}\right)dx = \frac{3}{2} - 2\ln 2 \approx 0{,}1137\ \text{u}^2}
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Estrategia

En a) igualamos las dos funciones: sale una ecuación de segundo grado (con x≠0x \neq 0). Sus soluciones, x=1x = 1 y x=2x = 2, son justo los extremos del intervalo de b): el recinto es la región cerrada entre la recta y la hipérbola.

En b), como g≥fg \ge f en [1,2][1, 2], el área es la integral de «la de arriba menos la de abajo», ∫12(g−f) dx\int_1^2 (g - f)\,dx, que se calcula con una primitiva inmediata (aparece un logaritmo) y la regla de Barrow.
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Desarrollo

a) El dominio de ff es R∖{0}\mathbb{R}\setminus\{0\}. Igualamos:2x=3−x  ⟹  2=3x−x2  ⟹  x2−3x+2=0  ⟹  x=3±9−82=3±12\frac{2}{x} = 3 - x \;\Longrightarrow\; 2 = 3x - x^2 \;\Longrightarrow\; x^2 - 3x + 2 = 0 \;\Longrightarrow\; x = \frac{3 \pm \sqrt{9 - 8}}{2} = \frac{3 \pm 1}{2}x=1ox=2x = 1 \quad \text{o} \quad x = 2(ninguna es 00, así que las dos valen). Las ordenadas: g(1)=2g(1) = 2 y g(2)=1g(2) = 1 (y en efecto f(1)=2f(1) = 2, f(2)=1f(2) = 1). Los puntos de corte son(1,2)y(2,1)(1, 2) \quad \text{y} \quad (2, 1)b) Entre x=1x = 1 y x=2x = 2 la recta va por encima de la hipérbola (por ejemplo, en x=1,5x = 1{,}5: g=1,5>f=1,3‾g = 1{,}5 > f = 1{,}\overline{3}), como dice el enunciado. Ambas funciones son continuas en [1,2][1, 2], así que el área esAˊrea=∫12(g(x)−f(x)) dx=∫12(3−x−2x)dx\text{Área} = \int_1^2 \bigl(g(x) - f(x)\bigr)\,dx = \int_1^2\left(3 - x - \frac{2}{x}\right)dxUna primitiva es 3x−x22−2ln⁡∣x∣3x - \frac{x^2}{2} - 2\ln|x|, y en [1,2][1, 2] podemos quitar el valor absoluto. Por Barrow:Aˊrea=[3x−x22−2ln⁡x]12=(6−2−2ln⁡2)−(3−12−2ln⁡1)\text{Área} = \left[3x - \frac{x^2}{2} - 2\ln x\right]_1^2 = \left(6 - 2 - 2\ln 2\right) - \left(3 - \frac{1}{2} - 2\ln 1\right)=4−2ln⁡2−52=32−2ln⁡2 u2≈0,1137 u2= 4 - 2\ln 2 - \frac{5}{2} = \frac{3}{2} - 2\ln 2 \ \text{u}^2 \approx 0{,}1137 \ \text{u}^2Comprobación de sentido. El recinto es una franja estrecha entre una recta y una curva que se cortan en x=1x = 1 y x=2x = 2; la mayor separación es pequeña (g−fg - f vale 3−22≈0,173 - 2\sqrt 2 \approx 0{,}17 en x=2x = \sqrt 2), así que un área de algo más de una décima es razonable. Y es positiva, como debe ser.
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Consejo

Restar al revés, f−gf - g, da 2ln⁡2−32<02\ln 2 - \frac{3}{2} < 0: un área negativa es la señal de que has cambiado el orden. El enunciado ya te dice cuál va por encima; úsalo.

Deja el resultado exacto, 32−2ln⁡2\frac{3}{2} - 2\ln 2, y añade el decimal con sus unidades (u2\text{u}^2).
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