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Integral definida
Problema
2025 · Extraordinaria · Titular
3
Examen
EJERCICIO 3.

Calcula el valor de kk para que

∫13ex−k(x−2)dx=2\int_{1}^{3} e^{x-k}(x - 2) dx = 2
Integral definidaIntegración por partesParámetros
Resolución del ejercicio de cálculo integral

Para resolver la ecuación planteada, primero simplificamos la integral. Observamos que ex−ke^{x-k} se puede escribir como ex⋅e−ke^x \cdot e^{-k}. Al ser e−ke^{-k} una constante respecto a la variable de integración xx, podemos extraerla de la integral:

e−k∫13(x−2)exdx=2e^{-k} \int_{1}^{3} (x - 2) e^x dx = 2

Calculamos la integral indefinida ∫(x−2)exdx\int (x - 2) e^x dx utilizando el método de integración por partes, donde definimos:

u=x−2  ⟹  du=dxu = x - 2 \implies du = dx
dv=exdx  ⟹  v=exdv = e^x dx \implies v = e^x

Aplicando la fórmula de integración por partes ∫u dv=uv−∫v du\int u \, dv = uv - \int v \, du:

∫(x−2)exdx=(x−2)ex−∫exdx=(x−2)ex−ex=(x−3)ex\int (x - 2) e^x dx = (x - 2)e^x - \int e^x dx = (x - 2)e^x - e^x = (x - 3)e^x

A continuación, evaluamos la integral definida entre los límites 11 y 33 aplicando la Regla de Barrow:

∫13(x−2)exdx=[(x−3)ex]13=(3−3)e3−(1−3)e1\int_{1}^{3} (x - 2) e^x dx = \left[ (x - 3) e^x \right]_{1}^{3} = (3 - 3)e^3 - (1 - 3)e^1
0−(−2)e=2e0 - (-2)e = 2e

Sustituimos el valor obtenido de la integral en la ecuación original:

e−k⋅2e=2e^{-k} \cdot 2e = 2

Utilizando las propiedades de las potencias para agrupar los términos con base ee:

2e1−k=22 e^{1-k} = 2

Dividiendo ambos miembros por 22, obtenemos:

e1−k=1e^{1-k} = 1

Puesto que cualquier número distinto de cero elevado a cero es igual a 11 (e0=1e^0 = 1), igualamos el exponente a cero para hallar el valor de kk:

1−k=0  ⟹  k=11 - k = 0 \implies k = 1