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Análisis Matemático 66
2025
GUTIERREZ (ÚNICA)
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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 CBC
CÁTEDRA GUTIERREZ (ÚNICA)
5. Calcule el área de la región comprendida entre el eje $x$ y el gráfico de $f(x)=\ln \left(\frac{1}{2} x-5\right)$ para $11 \leq x \leq 16$.
Respuesta
A partir de este ejercicio ya tenemos todos problemas típicos de parcial 🙃
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En este caso tenemos dos funciones involucradas:
$f(x)=\ln \left(\frac{1}{2} x-5\right)$
$g(x) = 0$
y además nos imponen los límites de integración $x=11$ y $x=16$
Veamos primero si encontramos algún punto de intersección entre $f$ y el eje $x$ entre $11$ y $16$.
$ \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) = 0 $
Aplicamos la exponencial $e$ en ambos miembros, nos queda:
$ \frac{1}{2} x - 5 = e^0 $
$ \frac{1}{2} x - 5 = 1 $
$ \frac{1}{2} x = 6 $
$ x = 12 $
Entonces, el punto de intersección es \( x = 12 \). Los intervalos que nos quedaron delimitados para evaluar techo y piso son entonces: $[11, 12)$ y $(12,16]$
Si evaluas con algún número dentro de cada intervalo, vas a llegar a que:
En el intervalo $(11, 12)$ -> El eje $x$ es techo y $f$ es piso
En el intervalo $(12,16)$ -> La función $f$ es techo y el eje $x$ es piso
Nos armamos ahora la integral del área:
$ A = \int_{11}^{12} (0 - \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right)) \, dx + \int_{12}^{16} (\ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) - 0) \, dx $
$ A = -\int_{11}^{12} \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx + \int_{12}^{16} \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx $
Para resolver esta integral fijate que necesitamos tener la primitiva de
$\int \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx$
Entonces vamos a arrancar resolviendo esta integral indefinida. Primero podemos arrancar tomando la sustitución
$ u = \frac{1}{2} x - 5 $
$ du = \frac{1}{2} dx $
$ dx = 2 \, du $
Escribimos la integral en términos de $u$
$ \int \ln\left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx = \int \ln(u) \cdot 2 \, du = 2 \int \ln(u) \, du$
La integral $\int \ln(x) \, dx$ ya la resolvimos varias veces, y de hecho también la hicimos por primera vez en la clase "Integrales que salen por partes usando algún truquito". Porfa, si hay dudas en cómo se resolvía (sale por partes) revisá de nuevo esa clase. Habíamos llegado a que el resultado es
$\int \ln(x) \, dx = x \cdot \ln(x) - x$
Usando esto, nos queda que:
$ 2 \int \ln(u) \, du = 2 \left( u \cdot \ln(u) - u \right) + C $
Ahora volvemos a la variable original $x$
$ 2 \left( u \cdot \ln(u) - u \right) = 2 \left( \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \cdot \ln\left(\frac{1}{2} x - 5\right) - \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \right) $
Distribuimos el $2$
$ = 2 \left( \frac{1}{2} x - 5 \right) \cdot \ln\left( \frac{1}{2} x - 5 \right) - 2 \left( \frac{1}{2} x - 5 \right) = \left( x - 10 \right) \cdot \ln\left( \frac{1}{2} x - 5 \right) - \left( x - 10 \right)$
Entonces, tenemos que la primitiva es:
$\int \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx = \left( x - 10 \right) \cdot \ln\left( \frac{1}{2} x - 5 \right) - x + 10 $
Volvemos entonces a nuestra integral del área:
$ A = -\int_{11}^{12} \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx + \int_{12}^{16} \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx $
Resolvemos cada integral por separado y después sumamos los resultados:
Integral 1
$-\int_{11}^{12} \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx = -\left( x - 10 \right) \cdot \ln\left( \frac{1}{2} x - 5 \right) + x - 10 \Big|_{11}^{12} $
Atención ahí cómo cambié el signo de cada término de la primitiva, por el $-$ que teníamos adelante. Estas primitivas son muy muy cuentosas y hay altas chances de error. Todo esto ya lo charlamos en las clases, pero lo repito acá, si llegaste bien a plantear esto y sólo hay un error de cuenta, no te van a poner el ejercicio mal. Hace despacito estas cuentas, yo te dejo acá el resultado al que deberías haber llegado:
$-\left( x - 10 \right) \cdot \ln\left( \frac{1}{2} x - 5 \right) + x - 10 \Big|_{11}^{12} = 1 - \ln(2) \approx 0.30... $
Integral 2
$\int_{12}^{16} \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx = \left( x - 10 \right) \cdot \ln\left( \frac{1}{2} x - 5 \right) - x + 10 \Big|_{12}^{16} $
Este resultado ya es un choclazo, si lo ponés en la calculadora es $\approx 2.59...$
Sumamos ahora ambos resultados y obtenemos que:
$ A = -\int_{11}^{12} \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx + \int_{12}^{16} \ln \left(\frac{1}{2} x - 5\right) \, dx \approx 2.89... $
Aclaración anti-estrés: Preparate porque los ejercicios de esta práctica son bastante cuentosos en la parte final, cuando aplicas Barrow. Los ejercicios de parcial no tienden a ser así. Es muy probable que la primera vez que hagas ese Barrow no llegues al resultado correcto, porque hay muchas chances de error con algún signo o en alguna cuenta. Tranqui, yo no me enroscaría con eso y, si entendiste todo el procedimiento y hasta plantear el Barrow llegaste bien, segui avanzando :)
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