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Mostrando las entradas etiquetadas como INTEGRALES IMPROPIAS

Integración y cálculo de límites

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 Tenemos, cuando n tiende a infinito: lim(a₁ + a₂ + ... + aₙ) = lim(f(x₁)·Δx₁ + f(x₂)·Δx₂ + ... + f(xₙ)·Δxₙ) Para algunas funciones f(x) es integrable en (x₁,xₙ) con, cuando n tiende a infinito, lim Δxᵢ = 0 para cada i, entonces: siendo, cuando n tiende a infinito: a = lim x₁ b = lim xₙ Vamos a ver algunos ejemplos: Ejemplo 1 Calcular, cuando n tiende a infinito: lim (1 k + 2 k + ... + n k )/n k+1 Haciendo transformaciones, para facilitar los cálculos: lim (1/n)[(1/n) k + (2/n) k + ... + (n/n) k ]/1 Que es lo mismo que: que es igual a: 1/(k+1) Ejemplo 2 Calcular cuando n tiende a infinito: lim[n/(1² + n²) + n/(2²+n²) + ... + n/(n² + n²)] Dividiendo numerador y denominador por n², tenemos cuando n tiende a infinito: lim (1/n)[1/(1 + (1/n)²) + 1/(1 + (2/n))²+...+1/(1 + (n/n)²)] Aquí tenemos: xᵢ=i/n Δxᵢ = 1/n a = 0, b = 1 La integral que nos queda es entonces: cuya solución es: 𝜋/4 ...

Las integrales eulerianas

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 Entre las integrales impropias más importantes se encuentran las integrales eulerianas. Existen dos tipos: De primera especie ꞵ(p,q), también llamada Beta de Euler: De segunda especie, Ⲅ(p), también conocida como Gamma de Euler: Los coeficientes p y q pueden considerarse como las variables independientes de las funciones eulerianas, y tienen que ser mayores que cero, aunque puede ampliarse el campo de definiciones para p y q cualesquiera. NOTA: Dada la relativa complejidad para su resolución, si queréis verlas en su totalidad podéis dejar vuestras peticiones en comentarios.

Criterios de convergencia

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 El criterio más importante es el de comparación. Si tenemos dos funciones, f(x) y g(x), tales que 0≤f(x)≤g(x), para x>K, entonces la convergencia de de la integral Al igual Por lo tanto, como sabemos que  se deduce que si existe también existe: Convergencia absoluta La integral es absolutamente convergente si también lo es. Si cumple la convergencia absoluta, entonces también cumple la convergencia ordinaria. Ejemplo Veamos integrales de la forma tenemos: p...

Integrales en intervalos no acotados

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 Como consideramos integrales de la forma  para x > a con a > 0 tenemos: que es una función definida ∀x real [a, ∞]. Además, si existe en R el límite de F(x) cuando x tiende a ∞ y este límite es igual a 1/a, diremos que existe: Una función f(x) se dirá integrable en un intervalo [a, ∞] de R, en el que está acotada cuando existe en R Si cumple esto, diremos que la integral: es convergente. En otro caso, diremos que es divergente. Igualmente se hará cuando tengamos intervalos (-∞, a). En este caso, estudiaremos el límite: Cuando tengamos el intervalo (-∞, ∞), se estudiará el límite doble de la función. Si existe el límite doble,...

Criterios de convergencia de integrales

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Para conocer la convergencia de la integral sin necesidad de obtener previamente la primitiva, podemos establecer criterios de convergencia para integrales de funciones no acotadas como consecuencia de un criterio de comparación. Si 0≤f(x)≤g(x) con lim f(x), cuando x tiende al valor a igual a lim g(x) cuando x tiende al valor a, y este valor es infinito, y la integral  es convergente, entonces la integral también es convergente. Se tendrá entonces: por lo que existe, cuando 𝜀 tiende a 0: Si existe (vamos a denominarla integral 1) se dice que la integral (vamos a denominarla integral 2) es absolutamente convergente. Si existe la integral 2, pero no la integral 1, se dice que la primera es condicionalmente divergente. La convergencia absoluta implica la  convergencia ordinaria. Las integrales más empleadas como términos de comparación son de la forma: Por lo tanto: siendo: b' = b - a Haciendo el cambio:  x-a = y => x =a→y=0, x=b→y = b-a = b' dx = dy Realizando los límit...

Generalización de la regla de Barrow

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 Cuando la función subintegral f(x) de la integral definida en el intervalo [a, b] de f(x) no está acotada en un entorno del extremo inferior, y tiene una función primitiva F(x) en el intervalo [a, b], entonces: Suponiendo que f(x) es acotada e integrable en el intervalo [a + 𝜀, b] y si la función F(x) es continua a la derecha en a, podemos escribir, cuando 𝜀 tiende a cero: que constituye generalización de la regla de Barrow . Cuando la función f(x) no está acotada en un entorno del extremo superior de integración, si existe una primitiva F(x) de la función f(x) en [a, b] y que sea continua a la izquierda en b, entonces podemos escribir:

Introducción a las integrales impropias

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 La integral de Riemann se ha definido en el intervalo [a, b] y para funciones acotadas. A continuación, vamos a generalizar la integral de Riemann para funciones no acotadas y para intervalos no acotados. Integral de funciones no acotadas en un intervalo Sea [a, b] un intervalo acotado y consideramos funciones f(x) reales definidas en (a, b) y no acotadas en un intervalo (a, a+𝜀), pero que sean acotadas e integrables en (a+𝜀, b). La función f(x) se dirá integrable en [a, b] si existe en R el límite: y escribiremos: y si existe el límite, diremos que la integral es convergente. Diremos asimismo que la integral es convergente cuando la función f(x) no está acotada en el intervalo (b-𝜖, b) pero si en el (a, b-𝜀), entonces f es integrable en R si cuando 𝜖 tiende a 0⁺: Si la función no está acotada en los dos extremos: Diremos entonces que f(x) es integrable si existe en R...