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Análisis Matemático 66

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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 CBC
CÁTEDRA GUTIERREZ (ÚNICA)

Práctica 10: Aplicaciones de la Integral

6. Calcule el área de la región limitada por el eje de las $x$ y por los gráficos de $f(x)=1-x^{2}, g(x)=1-4 x^{2}$.

Respuesta

Atenti acá. En este ejercicio, a diferencia de la mayoría que venimos haciendo, tiene tres funciones involucradas:

$f(x)=1-x^{2}$

$g(x)=1-4 x^{2}$

$h(x) = 0$ (el eje $x$)

Fijate que hay una clase específicamente donde resolvimos un ejercicio de parcial de este estilo -> "Calcular el área encerrada cuando hay tres funciones", si todavía no la viste te recontra recomiendo que la mires, porque todo eso lo vamos a usar en este ejercicio. 

Como te comenté en esa clase, cuando hay tres funciones involucradas, la clave está en graficar las tres funciones, para tener una idea clara de qué puntos de intersección necesitamos y quién es techo y piso en cada región. $f$ y $g$ son funciones totalmente graficables, las vimos al principio de la Práctica 1, son cuádraticas, así que no deberías tener problemas en hacer esos gráficos. En tu hoja deberías haber llegado a algo así:

2024-05-25%2010:07:24_8862973.png

Fijate que, además de graficar las funciones, ya fui identificando el área encerrada y marcando cada región donde cambia el techo y el piso. Entonces, nos armamos ahora nuestra integral del área que va a ser la suma de cuatro integrales, no? 

Ahora, un detalle. Fijate que, por la simetría que tienen las parábolas, el área de lo que tenemos a la derecha (naranja + amarillo) tiene que ser igual a la otra área que tenemos a la izquierda, lo ves? Eso nos va a simplificar un poco las cuentas, porque podríamos entonces calcular una sola de las partes (por ejemplo, la naranja + amarilla de la derecha) y el área total va a ser dos veces esa área que calculamos. Si no te dabas cuenta de esto, no había problema, ibas a hacer más cuentas y calcular dos integrales más, pero al final deberías haber llegado al mismo resultado. 

Entonces, vamos a calcular el área naranja + amarilla de la derecha. La integral de esa área sería esta:

$A = \int_{0}^{1/2} f(x) - g(x) \, dx + \int_{1/2}^{1} f(x) - 0 \, dx$

Resolvemos cada una de estas integrales:

Integral 1:

$\int_{0}^{1/2} f(x) - g(x) \, dx = \int_{0}^{1/2} (1 - x^2) - (1 - 4x^2) \, dx = \int_{0}^{1/2} 3x^2 \, dx = x^3 \Big|_{0}^{1/2} = \frac{1}{8}$

Integral 2:

$ \int_{1/2}^{1} f(x) \, dx = \int_{1/2}^{1} (1 - x^2) \, dx = x - \frac{x^3}{3} \Big|_{1/2}^{1} = \frac{5}{24}$

Juntando ambos resultados:

$A = \int_{0}^{1/2} f(x) - g(x) \, dx + \int_{1/2}^{1} f(x) - 0 \, dx = \frac{1}{8} + \frac{5}{24} = \frac{1}{3}$

Pero acordate que esta no es todavía el área total. Este el pedacito que teníamos a la derecha. Por simetría podemos decir que el área que nos quedó del lado izquierdo tiene que ser igual, por lo tanto, el área total es:

$A = 2 \cdot \frac{1}{3} = \frac{2}{3}$
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tomas
7 de noviembre 11:39
Buenas flor, no entiendo pq la integral iría de 0 a 1, lo elegiste arbitrariamente? o esta implícito en algún lado y no lo veo jaja, saludos!
Flor
PROFE
7 de noviembre 16:19
@tomas Hola Tomi! Fijate que ahí arriba nos dimos cuenta que el área encerrada de -1 a 0 y el área encerrada de 0 a 1 tienen que ser iguales, por la simetría de los gráficos -> Entonces por eso propongo calcular una sola y después multiplicarla por 2, yo elegí calcular la de 0 a 1, pero podría haber elegido calcular la de -1 a 0 y tenía que dar lo mismo :)

Por las dudas, si no te dabas cuenta de esto (que podías calcular un área y después multiplicarla por 2) no pasaba nada, sólo que ibas a tener que hacer unas integrales de más, pero al final deberías llegar al mismo resultado final 
1 Responder
Benjamin
18 de junio 9:20
pregunta media tonta capaz pero, como hago para graficar quizas mas facil y saber por donde pasan estas cuadratiacas? deberia sacar las raices y listo ?
Flor
PROFE
18 de junio 11:31
@Benjamin Las graficas como vimos allá a lo lejos en la práctica 1 jaja sacás las raíces y el vértice y ya con eso las podés graficar 

Aunque te tiro un tip por las dudas: En la práctica 1 para sacar el $x_v$ usábamos una fórmula te acordás? $x_v = -b/2a$. Pero ahora nosotros ya sabemos derivar y sacar el máximo/minimo de cualquier función, así que podrías obtenerlo derivando la cuadrática e igualandola a cero, ese es tu $x$ del vértice
0 Responder