Faceți căutări pe acest blog

sâmbătă, 8 noiembrie 2014

O integrală definită


Să se calculeze
$$\int_0^1\frac{e^x}{2e^x+3}dx.$$


Calculăm întâi integrala nedefinită, după care vom aplica teorema Leibniz-Newton pentru calculul integralei definite.

Deci, cât este
$$\int\frac{e^x}{2e^x+3}dx?$$

E o integrală dintr-o fracţie. Deci, primul lucru este să încercăm să o aducem la forma
$$\int\frac{u^\prime}{u}dx$$
despre care ştim că este $\ln|u|$.

Aşadar, încercăm să luăm $u=2e^x+3$. Atunci, $u^\prime=2e^x$. Drept urmare, integrala noastră nedefinită devine
$$\int\frac{e^x}{2e^x+3}dx=\frac{1}{2}\int\frac{2e^x}{2e^x+3}dx=\frac{1}{2}\int\frac{u^\prime}{u}=\frac{1}{2}\ln|u|.$$

Aşadar,
$$\int\frac{e^x}{2e^x+3}dx=\frac{1}{2}\ln|2e^x+3|.$$

Cum funcţia $e^x$ este mereu pozitivă, modulul nu mai are rost. Atunci, deja putem calcula integrala definită, înlocuind limitele de integrare:
$$\int_0^1\frac{e^x}{2e^x+3}dx=\left.\frac{1}{2}\ln(2e^x+3)\right\vert_{0}^{1}=\frac{1}{2}\ln(2e^1+3)-\frac{1}{2}\ln(2e^0+3).$$

În fine, ştiind că $\ln a-\ln b=\ln\frac{a}{b}$ şi cum $2e^0+3=5$ obţinem un rezultat mai frumos:
$$\int_0^1\frac{e^x}{2e^x+3}dx=\frac{1}{2}\ln\frac{2e+3}{5}.$$