Autor Tema: Integral (supongo que fácil)

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22 Enero, 2013, 04:05 am
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Magdy

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Hola a todos, estoy con un problema en integrales, no entiendo muy bien cómo empezar. Un detalle, me piden hacerla por sustitución.

\( \displaystyle\int\frac{1}{3x^2 + 5x + 4}\, dx \)

Desde ya muchas gracias a todos.

22 Enero, 2013, 04:27 am
Respuesta #1

pierrot

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Hola

Sea la ecuación cuadrática \( ax^2+bx+c=0 \) con \( a\neq 0 \) y \( b^2-4ac<0 \). Llámese \( \alpha+\beta i \) a una de las raíces (la otra necesariamente será \( \alpha-\beta i \)). Se puede probar que en dicho caso,

\( ax^2+bx+c=a[(x-\alpha)^2+\beta^2] \)

Luego,

\( \displaystyle\int\frac{1}{ax^2+bx+c}dx=\frac{1}{a}\int\frac{1}{(x-\alpha)^2+\beta^2}dx \)

Haciendo el cambio de variable \( u=x-\alpha \) la integral anterior se convierte en:

\( \displaystyle\frac{1}{a}\int\frac{1}{u^2+\beta^2}du \)

Por último observa que \( \displaystyle\int\frac{1}{u^2+\beta^2}du=\frac{1}{\beta}\arctg\Big(\frac{u}{\beta}\Big)+C \), por lo que para concluir basta deshacer el cambio de variable anterior.
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22 Enero, 2013, 12:24 pm
Respuesta #2

Magdy

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Muchísimas gracias, supongo que tendré que investigar un poco más sobre los imaginarios eso fue lo que no me dejó resolver el ejercicio.

22 Enero, 2013, 08:13 pm
Respuesta #3

pierrot

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Muchísimas gracias, supongo que tendré que investigar un poco más sobre los imaginarios eso fue lo que no me dejó resolver el ejercicio.

Ah, disculpa. Si no conoces los complejos, puedes seguir igualmente mi método porque en realidad no los involucra para nada. Introducimos un símbolo nuevo, que será \( i=\sqrt{-1} \), y operaremos con él como si fuera un número real. ¿Cómo haces para hallar las soluciones de \( ax^2+bx+c=0 \) con \( a\neq 0 \)? Imagino que aplicas la fórmula de Báscara:

\( x=\dfrac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a} \)

En nuestro caso,

\( x=\dfrac{-(5)\pm{\sqrt{(5)^2-4(3)(4)}}}{2(3)}=-\dfrac56\pm\dfrac{\sqrt{-23}}{6}\hspace{2cm}(1) \)

Ahora observa que \( \sqrt{-23}=\sqrt{(-1)\cdot 23}=\sqrt{-1}\cdot \sqrt{23} \).

Pero habíamos dicho que \( \sqrt{-1}=i \). Así, las soluciones según \( (1) \) son:

\( x=-\dfrac56+\dfrac{\sqrt{23}}{6}i,\quad x=-\dfrac56-\dfrac{\sqrt{23}}{6}i \)

Llámese \( \alpha+\beta i \) a una de las raíces (la otra necesariamente será \( \alpha-\beta i \)).

En este caso, \( \alpha=-\dfrac56 \) y \( \beta=\dfrac{\sqrt{23}}{6} \). Todo esto lo hicimos únicamente para expresar el polinomio cuadrático en la forma:

\( 3x^2 + 5x + 4=3[(x+\frac56)^2+(\frac{\sqrt{23}}{6})^2] \)

Si pudieras darte cuenta a ojo, vale. Lo que pasa es que yo prefiero siempre lo sistemático para no tener que pensar mucho  :P. Como puedes ver, no precisas saber casi nada sobre los números complejos para determinar el valor de \( \alpha \) y \( \beta \). Para eso escribo este post, para que no te parezca que es algo que no sabes. Sólo he aplicado la fórmula de Báscara.

Saludos
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22 Enero, 2013, 09:18 pm
Respuesta #4

Magdy

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Buenísimo quedó más que claro, y además me enseñaste cómo poner las raíces en la forma canónica, eso tampoco lo sabía y eso me ayudó en 2 ejercicios más. Mis agradecimientos.

22 Enero, 2013, 09:35 pm
Respuesta #5

pierrot

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Buenísimo quedó más que claro, y además me enseñaste cómo poner las raíces en la forma canónica, eso tampoco lo sabía y eso me ayudó en 2 ejercicios más.

  :)
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