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Integración por partes
Problema
2024 · Ordinaria · Suplente
4
Examen

Sea f:RRf : \mathbb{R} \to \mathbb{R} la función definida por f(x)=(x23x+5)exf(x) = (x^2 - 3x + 5)e^x. Halla una primitiva de ff cuya gráfica pase por el punto (0,5)(0, 5).

PrimitivaIntegración por partes
Cálculo de la primitiva de la función $f(x)$

Para hallar una primitiva de la función f(x)=(x23x+5)exf(x) = (x^2 - 3x + 5)e^x, debemos calcular la integral indefinida:

F(x)=(x23x+5)exdxF(x) = \int (x^2 - 3x + 5)e^x dx

Utilizaremos el método de integración por partes, seleccionando uu como el polinomio para reducir su grado y dvdv como la función exponencial:

u=x23x+5    du=(2x3)dxu = x^2 - 3x + 5 \implies du = (2x - 3) dx
dv=exdx    v=exdv = e^x dx \implies v = e^x

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

F(x)=(x23x+5)ex(2x3)exdxF(x) = (x^2 - 3x + 5)e^x - \int (2x - 3)e^x dx

Para resolver la nueva integral (2x3)exdx\int (2x - 3)e^x dx, aplicamos de nuevo la integración por partes:

u1=2x3    du1=2dxu_1 = 2x - 3 \implies du_1 = 2 dx
dv1=exdx    v1=exdv_1 = e^x dx \implies v_1 = e^x
(2x3)exdx=(2x3)ex2exdx=(2x3)ex2ex=(2x5)ex\int (2x - 3)e^x dx = (2x - 3)e^x - \int 2e^x dx = (2x - 3)e^x - 2e^x = (2x - 5)e^x

Sustituyendo este resultado en la expresión original para obtener la primitiva general:

F(x)=(x23x+5)ex(2x5)ex+CF(x) = (x^2 - 3x + 5)e^x - (2x - 5)e^x + C
F(x)=(x23x+52x+5)ex+C=(x25x+10)ex+CF(x) = (x^2 - 3x + 5 - 2x + 5)e^x + C = (x^2 - 5x + 10)e^x + C

Para hallar la constante CC, imponemos que la gráfica de F(x)F(x) pase por el punto (0,5)(0, 5), es decir, F(0)=5F(0) = 5:

F(0)=(0250+10)e0+C=5F(0) = (0^2 - 5 \cdot 0 + 10)e^0 + C = 5
101+C=5    C=510 \cdot 1 + C = 5 \implies C = -5

La primitiva buscada es:

F(x)=(x25x+10)ex5F(x) = (x^2 - 5x + 10)e^x - 5