Integrale definite și proprietăți · 25 de exerciții
Citește regula și exemplul acestei părți, apoi aplică-le în exerciții. Poți reveni oricând la aceeași explicație.
Integrala definită a unei constante
Integrala definită dă un număr. Mai întâi găsim o funcție F care, derivată, ne dă expresia din integrală; aceasta se numește primitivă. Pentru un număr constant c, alegem F(x)=cx.
Punem în F(x) numărul scris sus la integrală, apoi numărul scris jos. Scădem al doilea rezultat din primul. Pentru o constantă pozitivă poți verifica și ca arie de dreptunghi: înălțime înmulțită cu lățime.
🧮 De ținut minte
∫abc dx = c(b−a)
✓Ordinea este: rezultatul pentru numărul de sus minus rezultatul pentru numărul de jos. Nu adăuga +C la răspunsul numeric.
✏️Exemplu rezolvat cu alte date
Calculați ∫13 4 dx.
1O primitivă este F(x)=4x.
2Calculăm F(3)=12 și F(1)=4.
3Scădem în această ordine: 12−4=8.
📖Deschide toată lecțiaÎnchide lecția completăTeorie, exemple și exerciții rezolvate · pentru recapitulare⌄
Toată lecția pe o pagină
Integrale definite și proprietăți · 25 de exerciții: teorie, exemple și exerciții rezolvate
Înveți câte o idee: citești explicația, urmărești exemplul rezolvat, apoi încerci exercițiile înainte de următoarea etapă.
Integrala definită a unei constante
Integrala definită dă un număr. Mai întâi găsim o funcție F care, derivată, ne dă expresia din integrală; aceasta se numește primitivă. Pentru un număr constant c, alegem F(x)=cx.
Punem în F(x) numărul scris sus la integrală, apoi numărul scris jos. Scădem al doilea rezultat din primul. Pentru o constantă pozitivă poți verifica și ca arie de dreptunghi: înălțime înmulțită cu lățime.
∫abc dx = c(b−a)
•Ordinea este: rezultatul pentru numărul de sus minus rezultatul pentru numărul de jos. Nu adăuga +C la răspunsul numeric.
Exemplu rezolvat cu alte date
Calculați ∫13 4 dx.
O primitivă este F(x)=4x.
Calculăm F(3)=12 și F(1)=4.
Scădem în această ordine: 12−4=8.
Puteri simple: întâi primitiva, apoi capetele
Pentru xn creștem exponentul cu 1 și împărțim la exponentul nou. La 2x sau 3x2 păstrăm și coeficientul din față.
Scrie F(x). Pune mai întâi în locul lui x numărul de sus și notează rezultatul. Repetă cu numărul de jos. La sfârșit scade al doilea rezultat din primul.
∫abf(x)dx = F(b)−F(a), unde F′=f
•Pune cele două numere în F(x), funcția găsită după integrare, nu în expresia inițială de sub integrală.
Exemplu rezolvat cu alte date
Calculați ∫02 x2 dx.
F(x)=x33.
F(2)=83, iar F(0)=0.
Integrala este 83−0=83.
Pătrat și interval simetric
O funcție impară, cum este x, are integrala zero pe [−a,a], fiindcă partea din stânga și cea din dreapta se compensează. O funcție pară, cum este x2, nu se anulează astfel.
Chiar dacă observi simetria, poți verifica prin calcul: pui în F(x) numărul de sus, apoi pe cel de jos și scazi. Când numărul de jos este negativ, folosește paranteze.
∫−aa f(x)dx=0 dacă f este impară; ∫−aa f(x)dx=2∫0a f(x)dx dacă f este pară
•x2 este pară și nenegativă: integrala ei pe un interval simetric nu este zero.
Exemplu rezolvat cu alte date
Calculați ∫−22 x dx.
Funcția x este impară, iar intervalul este simetric.
O primitivă este F(x)=x22, deci F(2)=2 și F(−2)=2.
Scădem 2−2=0; cele două metode coincid.
Polinoame: integrăm termen cu termen
La o sumă sau diferență integrăm fiecare termen separat, păstrând semnele. Constanta devine un termen cu x.
După ce ai F(x), pui pe rând în locul lui x cele două numere de la integrală. Dacă unul este negativ, calculează puterile în paranteze ca să nu pierzi semnul.
∫ab(f+g)dx=∫abf dx+∫abg dx
•Nu păstra termenul constant neschimbat în primitivă.
Exemplu rezolvat cu alte date
Calculați ∫01(4x+1)dx.
Integrăm termen cu termen: F(x)=2x2+x.
F(1)=3, iar F(0)=0.
Rezultatul este 3−0=3.
Fracții și exponențiale cu limite
Pentru 1x2 folosim puterea negativă: primitiva este −1x. Pentru 1x, excepția este ln|x|. Primitiva lui ex este ex.
Verifică domeniul înainte de a înlocui capetele. Când ambele capete sunt pozitive, ln|x| poate fi scris ln x.
∫x−2dx=−1x+C; ∫1x dx=ln|x|+C; ∫exdx=ex+C
•Nu folosi logaritmul pentru 1x2; numai exponentul −1 produce ln|x|.
Exemplu rezolvat cu alte date
Calculați ∫121x dx.
Pe [1,2] folosim F(x)=ln x.
F(2)=ln 2 și F(1)=ln 1=0.
Integrala este ln 2−0=ln 2.
Trigonometrie și substituție la integrale definite
Primitiva lui cos x este sin x; primitiva lui sin x este −cos x. Dacă apare u′u, primitiva este ln|u|.
După alegerea primitivei, calculează valorile ei la ambele capete. Nu confunda sin 0 cu cos 0 și păstrează parantezele la scădere.
∫cos x dx=sin x+C; ∫sin x dx=−cos x+C; ∫u′u dx=ln|u|+C
•La integrala definită rezultatul este un număr, fără +C.
Exemplu rezolvat cu alte date
Calculați ∫0π2 sin x dx.
O primitivă este F(x)=−cos x.
F(π2)=0, iar F(0)=−1.
Integrala este 0−(−1)=1.
Numere în fața funcției, sume și capete inversate
Dacă 2 înmulțește funcția, înmulțește cu 2 și rezultatul integralei. Dacă ai f+g, aduni rezultatul integralei lui f cu rezultatul integralei lui g. Când schimbi între ele numerele de sus și de jos, schimbi semnul.
Scrie întâi regula folosind integralele din enunț. Apoi pune în calcul valorile deja cunoscute. Aceste reguli se numesc liniaritate și inversarea capetelor.
∫ab(cf+g)dx=c∫abf dx+∫abg dx; ∫baf dx=−∫abf dx
•Când schimbi între ele numerele de sus și de jos, rezultatul devine opusul celui inițial.
Exemplu rezolvat cu alte date
Dacă ∫01 f(x)dx=2, calculați ∫01 3f(x)dx.
Scoatem factorul 3: ∫013f=3∫01f.
Înlocuim valoarea cunoscută: 3·2.
Rezultatul este 6.
Alăturăm intervalele și comparăm cu zero
Dacă două intervale se întâlnesc într-un capăt, integrala pe intervalul mare este suma celor două integrale. Dacă f(x)≥0 peste tot, și integrala este ≥0.
Nu presupune că o funcție nenegativă are integrală strict pozitivă: funcția zero este un contraexemplu. Scrie concluzia cu semnul ≥.
∫acf dx=∫abf dx+∫bcf dx; f≥0 ⇒ ∫abf dx≥0
•Adună doar intervale care se alătură corect, fără goluri sau suprapuneri.
Exemplu rezolvat cu alte date
Dacă ∫01f(x)dx=4 și ∫12f(x)dx=−1, calculați ∫02f(x)dx.
Împărțim [0,2] la punctul comun 1.
Adunăm valorile: ∫02f=∫01f+∫12f=4+(−1).
Rezultatul este 3.
Exerciții rezolvate din lecție (25)
Încearcă singur fiecare exercițiu, apoi deschide rezolvarea ca să te verifici.
Exercițiul 1
Calculați ∫01 1 dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x.
Aplicăm F(1) − F(0).
1 − 0 = 1.
Răspuns: 1
Exercițiul 2
Calculați ∫02 1 dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x.
F(2) − F(0) = 2 − 0.
Rezultatul este 2.
Răspuns: 2
Exercițiul 3
Calculați ∫14 2 dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = 2x.
F(4) − F(1) = 8 − 2.
Rezultatul este 6.
Răspuns: 6
Exercițiul 4
Calculați ∫02 x dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x22.
F(2) = 42 = 2 și F(0) = 0.
Rezultatul este 2.
Răspuns: 2
Exercițiul 5
Calculați ∫03 2x dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x2.
F(3) − F(0) = 9 − 0.
Rezultatul este 9.
Răspuns: 9
Exercițiul 6
Calculați ∫12 3x2 dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x3.
F(2) − F(1) = 8 − 1.
Rezultatul este 7.
Răspuns: 7
Exercițiul 7
Calculați ∫01 x2 dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x33.
F(1) − F(0) = 13 − 0.
Rezultatul este 13.
Răspuns: 13
Exercițiul 8
Calculați ∫02 3x2 dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x3.
F(2) − F(0) = 8.
Rezultatul este 8.
Răspuns: 8
Exercițiul 9
Calculați ∫−11 x dx.
Vezi rezolvarea
O primitivă este x22.
F(1) − F(−1) = 12 − 12.
Rezultatul este 0.
Răspuns: 0
Exercițiul 10
Calculați ∫−11 x2 dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x33.
F(1) − F(−1) = 13 − (−13).
Rezultatul este 23.
Răspuns: 23
Exercițiul 11
Calculați ∫01 (2x + 1) dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x2 + x.
F(1) − F(0) = 1 + 1.
Rezultatul este 2.
Răspuns: 2
Exercițiul 12
Calculați ∫02 (3x2 + 2) dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x3 + 2x.
F(2) − F(0) = 8 + 4.
Rezultatul este 12.
Răspuns: 12
Exercițiul 13
Calculați ∫−12 (2x + 3) dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x2 + 3x.
F(2) = 10, iar F(−1) = 1 − 3 = −2.
10 − (−2) = 12.
Răspuns: 12
Exercițiul 14
Calculați ∫01 (4x3 − 2x) dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = x4 − x2.
F(1) = 1 − 1 = 0 și F(0) = 0.
Rezultatul este 0.
Răspuns: 0
Exercițiul 15
Calculați ∫121x2 dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = −1x.
F(2) − F(1) = −12 − (−1).
Rezultatul este 12.
Răspuns: 12
Exercițiul 16
Calculați ∫1e1x dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = ln x pe intervalul pozitiv.
F(e) − F(1) = 1 − 0.
Rezultatul este 1.
Răspuns: 1
Exercițiul 17
Calculați ∫01 ex dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = ex.
F(1) − F(0) = e − 1.
Rezultatul este e − 1.
Răspuns: e − 1
Exercițiul 18
Calculați ∫0π2 cos x dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = sin x.
sin(π2) − sin 0 = 1 − 0.
Rezultatul este 1.
Răspuns: 1
Exercițiul 19
Calculați ∫0π sin x dx.
Vezi rezolvarea
F(x) = −cos x.
F(π) − F(0) = 1 − (−1).
Rezultatul este 2.
Răspuns: 2
Exercițiul 20
Calculați ∫012xx2 + 1 dx.
Vezi rezolvarea
O primitivă este ln(x2 + 1).
La 1 obținem ln 2, iar la 0 obținem ln 1 = 0.
Rezultatul este ln 2.
Răspuns: ln 2
Exercițiul 21
Știind că ∫01 f(x)dx = 3, calculați ∫01 2f(x)dx.
Vezi rezolvarea
Folosim liniaritatea integralei definite.
∫2f = 2∫f.
2·3 = 6.
Răspuns: 6
Exercițiul 22
Știind că ∫01 f(x)dx = 3 și ∫01 g(x)dx = 4, calculați ∫01 (f + g)dx.
Vezi rezolvarea
Aplicăm liniaritatea.
∫(f + g) = ∫f + ∫g.
3 + 4 = 7.
Răspuns: 7
Exercițiul 23
Știind că ∫02 f(x)dx = 5, calculați ∫20 f(x)dx.
Vezi rezolvarea
Folosim ∫baf = −∫aβf.
Capetele au fost inversate.
Rezultatul este −5.
Răspuns: −5
Exercițiul 24
Știind că ∫01 f(x)dx = 2 și ∫13 f(x)dx = 5, calculați ∫03 f(x)dx.
Vezi rezolvarea
Aplicăm aditivitatea pe intervale.
∫03f = ∫01f + ∫13f.
2 + 5 = 7.
Răspuns: 7
Exercițiul 25
Dacă f(x) ≥ 0 pe [0, 2], ce putem spune despre ∫02 f(x)dx?
Vezi rezolvarea
Funcția nulă satisface 0 ≤ f pe tot intervalul.
Monotonia dă ∫0 dx ≤ ∫f dx.
Deci integrala este nenegativă.
Răspuns: Este ≥ 0
25 de exerciții în ordine progresivă (25)
1. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫01 1 dx.
Vezi răspunsul
1
2. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫02 1 dx.
Vezi răspunsul
2
3. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫14 2 dx.
Vezi răspunsul
2 · (4 − 1) = 6
4. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫02 x dx.
Vezi răspunsul
[x22] de la 0 la 2 = 2
5. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫03 2x dx.
Vezi răspunsul
[x2] de la 0 la 3 = 9
6. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫12 3x2 dx.
Vezi răspunsul
[x3] de la 1 la 2 = 8 − 1 = 7
7. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫01 x2 dx.
Vezi răspunsul
13
8. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫02 3x2 dx.
Vezi răspunsul
[x3] de la 0 la 2 = 8
9. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫−11 x dx.
Vezi răspunsul
0
10. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫−11 x2 dx.
Vezi răspunsul
[x33] de la −1 la 1 = 23
11. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫01 (2x + 1) dx.
Vezi răspunsul
[x2 + x] de la 0 la 1 = 2
12. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫02 (3x2 + 2) dx.
Vezi răspunsul
[x3 + 2x] de la 0 la 2 = 8 + 4 = 12
13. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫−12 (2x + 3) dx.
Vezi răspunsul
[x2 + 3x] de la −1 la 2 = 10 − (−2) = 12
14. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫01 (4x3 − 2x) dx.
Vezi răspunsul
[x4 − x2] de la 0 la 1 = 0
15. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫121x2 dx.
Vezi răspunsul
[−1x] de la 1 la 2 = 12
16. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫1e1x dx.
Vezi răspunsul
[ln x] de la 1 la e = 1
17. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫01 ex dx.
Vezi răspunsul
e − 1
18. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫0π2 cos x dx.
Vezi răspunsul
[sin x] de la 0 la π2 = 1
19. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫0π sin x dx.
Vezi răspunsul
[−cos x] de la 0 la π = 2
20. Nivel 3 · Integrale definite
Calculați ∫012xx2 + 1 dx.
Vezi răspunsul
[ln(x2 + 1)] de la 0 la 1 = ln 2
21. Nivel 3 · Proprietăți
Știind că ∫01 f(x)dx = 3, calculați ∫01 2f(x)dx.
Vezi răspunsul
2 · 3 = 6
22. Nivel 3 · Proprietăți
Știind că ∫01 f(x)dx = 3 și ∫01 g(x)dx = 4, calculați ∫01 (f + g)dx.
Vezi răspunsul
3 + 4 = 7
23. Nivel 3 · Proprietăți
Știind că ∫02 f(x)dx = 5, calculați ∫20 f(x)dx.
Vezi răspunsul
−5 (schimbarea capetelor schimbă semnul)
24. Nivel 3 · Proprietăți
Știind că ∫01 f(x)dx = 2 și ∫13 f(x)dx = 5, calculați ∫03 f(x)dx.
Vezi răspunsul
2 + 5 = 7
25. Nivel 3 · Proprietăți
Dacă f(x) ≥ 0 pe [0, 2], ce putem spune despre ∫02 f(x)dx?