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Matemática 51

2024 GUTIERREZ (ÚNICA)

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MATEMÁTICA 51 CBC
CÁTEDRA GUTIERREZ (ÚNICA)

Práctica 6 - Integrales

8. Usando la regla de Barrow, calcular las siguientes integrales definidas:
a) $\int_{-1}^{1} e^{x}(x+1)^{2} dx$

Respuesta

Primero integramos la función \(e^{x}(x+1)^{2}\).
Para integrar \(e^{x}(x+1)^{2}\), usamos el método de integración por partes. Sea \(f(x) = (x+1)^{2}\) y \(g'(x) = e^{x} dx\).
Entonces, \(f'(x) = 2(x+1) dx\) y \(g(x) = e^{x}\).
La integral se transforma en:

$ \int e^{x}(x+1)^{2} \, dx = (x+1)^{2} e^{x} - \int 2(x+1) e^{x} \, dx $
Tenemos que aplicar integración por partes nuevamente en \(\int 2(x+1) e^{x} \, dx\). Sea \(f(x) = 2(x+1)\) y \(g'(x) = e^{x} dx\).
Entonces, \(f'(x) = 2 dx\) y \(g(x) = e^{x}\).
La integral se transforma en:

$ \int 2(x+1) e^{x} \, dx = 2(x+1) e^{x} - \int 2 e^{x} \, dx $
  
$ \int 2(x+1) e^{x} \, dx = 2(x+1) e^{x} - 2 e^{x} $
Reemplazamos en la integral original:

$ \int e^{x}(x+1)^{2} \, dx = (x+1)^{2} e^{x} - \left( 2(x+1) e^{x} - 2 e^{x} \right) $
Vamos a simplicarlo:

$ \int e^{x}(x+1)^{2} \, dx = (x+1)^{2} e^{x} - 2(x+1) e^{x} + 2 e^{x} $
$ \int e^{x}(x+1)^{2} \, dx = e^{x} \left( (x+1)^{2} - 2(x+1) + 2 \right) $
$ \int e^{x}(x+1)^{2} \, dx = e^{x} \left( x^2 + 2x + 1 - 2x - 2 + 2 \right) $
$ \int e^{x}(x+1)^{2} \, dx = e^{x} \left( x^2 + 1 \right) $
Entonces,

$ \int e^{x}(x+1)^{2} \, dx = e^{x} x^2 + e^{x} + C $
Ahora aplicamos Barrow:

$ \int_{-1}^{1} e^{x}(x+1)^{2} \, dx = \left[ e^{x} x^2 + e^{x} \right]_{-1}^{1} $

$ \left[ e^{x} x^2 + e^{x} \right]_{-1}^{1} = \left( e^{1} (1)^2 + e^{1} \right) - \left( e^{-1} (-1)^2 + e^{-1} \right) $
$ = \left( e + e \right) - \left( e^{-1} + e^{-1} \right) $
$ = 2e - 2e^{-1} $
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