Evalúa las siguientes integrales utilizando la integración 2. \( \int \ln 5 x d x \). 3. \( \int x \sec ^{2} x d x \). 4. \( \int x 3^{x} d x \). 5. \( \int \frac{\operatorname{sen} 2 x}{e^{x}} \).
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Para evaluar las integrales mencionadas, aquí tienes las respuestas: 2. Para \( \int \ln(5x) \, dx \), puedes usar integración por partes. Tomamos \( u = \ln(5x) \) y \( dv = dx \). Luego, \( du = \frac{1}{x} \, dx \) y \( v = x \). Aplicando la fórmula de integración por partes, obtenemos: \[ \int \ln(5x) \, dx = x \ln(5x) - \int x \cdot \frac{1}{x} \, dx = x \ln(5x) - x + C. \] 3. Para \( \int x \sec^2(x) \, dx \), nuevamente utilizamos la integración por partes. Elige \( u = x \) y \( dv = \sec^2(x) \, dx \), así que \( du = dx \) y \( v = \tan(x) \). Aplicamos la fórmula, llegamos a: \[ \int x \sec^2(x) \, dx = x \tan(x) - \int \tan(x) \, dx = x \tan(x) - \ln|\sec(x) + \tan(x)| + C. \] 4. Para \( \int x \cdot 3^x \, dx \), usa nuevamente integración por partes. Definimos \( u = x \) y \( dv = 3^x \, dx \). Luego \( du = dx \) y \( v = \frac{3^x}{\ln(3)} \). Aplicando: \[ \int x \cdot 3^x \, dx = x \cdot \frac{3^x}{\ln(3)} - \int \frac{3^x}{\ln(3)} \, dx = \frac{x \cdot 3^x}{\ln(3)} - \frac{3^x}{(\ln(3))^2} + C. \] 5. Para \( \int \frac{\sin(2x)}{e^x} \, dx \), utilizamos nuevamente integración por partes. Definimos \( u = \sin(2x) \) y \( dv = e^{-x} \, dx \). Esto resulta en: \[ du = 2 \cos(2x) \, dx \quad \text{y} \quad v = -e^{-x}. \] Sustituyendo en la fórmula de partes: \[ \int \frac{\sin(2x)}{e^x} \, dx = -\sin(2x)e^{-x} - \int -e^{-x}(2 \cos(2x)) \, dx, \] este se repite, y resolviendo llegamos a una expresión general que involucra seno y coseno, y constante + C. Así, las integrales resultan en expresiones que combinan funciones exponenciales y trigonométricas, mostrando la belleza de la relación entre estas funciones en cálculo.
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