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El profesor en su clase realiza el calculo de la integral \( \int_{0}^{3} \frac{1}{x^{2}} d x \) y obtiene como respuesta \( +\infty \), luego deja como ejercicio resolver la integral \( \int_{0}^{3} \frac{1}{\sqrt{x}} d x \). Elena dice que es trivial la respuesta porque si la primera dio infinito por ser una área que se extiende infini- tamente a lo largo de la asíntota \( x=0 \), entonces la segunda con asíntota también en cero daría igual, es decir, \( +\infty \). De acuerdo a lo anterior, usted opina que a) Elena tiene razón pues la segunda integral esti- ma un área que tambien se extiende al infinito como la primera. b) Elena está errada porque la segunda integral da como resultado aproximadamente 3.5 . c) Elena está errada pues no siempre es así. d) Elena tiene la razón puesto que ningún núme- ro cumpliría con las condiciones del problema, menos uno tan pequeño como 3.5 .

Ask by Lewis Valdez. in Colombia
Jan 24,2025

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Answer

La segunda integral no da infinito, sino que es aproximadamente 3.5.

Solution

La afirmación de Elena es incorrecta. Aunque ambas integrales tienen una asíntota en \( x=0 \), su comportamiento alrededor de este punto es diferente. 1. **Primera Integral:** \[ \int_{0}^{3} \frac{1}{x^{2}} \, dx = \left[ -\frac{1}{x} \right]_{0}^{3} = -\frac{1}{3} - \left( -\infty \right) = +\infty \] Aquí, la integral diverge a infinito porque la función \( \frac{1}{x^2} \) crece suficientemente rápido cerca de \( x=0 \) para que el área bajo la curva se extienda indefinidamente. 2. **Segunda Integral:** \[ \int_{0}^{3} \frac{1}{\sqrt{x}} \, dx = \left[ 2\sqrt{x} \right]_{0}^{3} = 2\sqrt{3} - 0 \approx 3.464 \] En este caso, la integral converge a un valor finito (aproximadamente 3.5) porque la función \( \frac{1}{\sqrt{x}} \) no crece lo suficientemente rápido como para que el área bajo la curva sea infinita. Por lo tanto, la afirmación de Elena es errónea en este contexto específico. **Respuesta correcta:** b) Elena está errada porque la segunda integral da como resultado aproximadamente 3.5.

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Beyond the Answer

Primero, es importante aclarar que, aunque ambas integrales tienen asíntotas en \( x=0 \), el comportamiento de las funciones que se integran es diferente. La integral \( \int_{0}^{3} \frac{1}{x^{2}} d x \) diverge a infinito porque el área bajo la curva se vuelve muy grande a medida que \( x \) se acerca a cero. Sin embargo, la integral \( \int_{0}^{3} \frac{1}{\sqrt{x}} d x \) converge a un número finito, alrededor de 6, ya que a pesar de tener una asíntota, el área que abarca no se extiende infinitamente, sino que tiene un valor específico. Además, es interesante notar que el análisis de integrales impropias, como estas, es un tema fascinante en cálculo, donde se estudian las condiciones bajo las cuales una función puede divergir. Para obtener una mejor comprensión, se recomienda estudiar ejemplos similares, así como explorar el concepto de límites en la evaluación de integrales para ver cómo funcionan los diferentes casos en la práctica. ¡Es un mundo lleno de sorpresas matemáticas!

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