Pregunta
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Dadas las siguientes curvas: \[ \begin{array}{l}y_{1}=12-x^{2} \\ y_{2}=x^{2}-6\end{array} \] Representar gráficamente. (Marque el área encerrada). Calcule el área de lo reglón encerrado entre ambas curvas.

Ask by Craig Gardner. in Argentina
Feb 26,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

Las curvas \( y_1 = 12 - x^2 \) y \( y_2 = x^2 - 6 \) se intersectan en los puntos (–3, 3) y (3, 3). El área encerrada entre ellas es 72 unidades cuadradas.

Solución

Se tienen las siguientes curvas:   y₁ = 12 – x²  (parábola con vértice en (0, 12) y abertura descendente)   y₂ = x² – 6  (parábola con vértice en (0, –6) y abertura ascendente) Procedamos paso a paso: 1. • Encontrar los puntos de intersección:   Igualamos y₁ y y₂:    12 – x² = x² – 6    12 + 6 = x² + x²  ⟹ 18 = 2x²    x² = 9  ⟹ x = –3 y x = 3   Sustituyendo en cualquiera de las ecuaciones, por ejemplo en y₁:    y = 12 – (3)² = 12 – 9 = 3   Por lo tanto, los puntos de intersección son (–3, 3) y (3, 3). 2. • Representación gráfica:   - La curva y₁ = 12 – x² es una parábola que se abre hacia abajo y tiene vértice en (0, 12).   - La curva y₂ = x² – 6 es una parábola que se abre hacia arriba y tiene vértice en (0, –6).   - Ambas se intersectan en (–3, 3) y (3, 3).   En un gráfico, se verán dos parábolas. La de y₁ estará por encima de la de y₂ en el intervalo [–3, 3], y el área encerrada se obtiene considerando la región comprendida entre ambas en ese intervalo. 3. • Cálculo del área encerrada:   El área A entre las dos curvas se calcula mediante la integral:    A = ∫₋₃³ [y₁(x) – y₂(x)] dx   Primero, obtenemos la diferencia entre las funciones:    y₁ – y₂ = (12 – x²) – (x² – 6) = 12 – x² – x² + 6 = 18 – 2x²   Entonces,    A = ∫₋₃³ (18 – 2x²) dx   Observamos que la función 18 – 2x² es par (simétrica respecto a y), por lo que podemos calcular:    A = 2 ∫₀³ (18 – 2x²) dx   Calculemos la integral:    ∫ (18 – 2x²) dx = 18x – (2/3)x³ + C   Evaluamos de 0 a 3:    Al evaluar en 3: 18·3 – (2/3)·(3)³ = 54 – (2/3)·27 = 54 – 18 = 36    Al evaluar en 0: 0    Por lo tanto, ∫₀³ (18 – 2x²) dx = 36   Multiplicando por 2:    A = 2 · 36 = 72   Así, el área encerrada entre las dos curvas es 72 unidades cuadradas. Resumen:   • Las curvas se intersectan en (–3, 3) y (3, 3)   • El área encerrada entre ellas es 72 unidades cuadradas Esta es la solución completa y la representación gráfica, marcando el área entre las curvas.

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Bonus Knowledge

Para resolver este problema, primero necesitamos identificar los puntos de intersección de las dos curvas, \(y_{1} = 12 - x^{2}\) y \(y_{2} = x^{2} - 6\). Para esto, igualamos ambas ecuaciones: \[ 12 - x^{2} = x^{2} - 6 \] Reorganizando, tenemos: \[ 12 + 6 = x^{2} + x^{2} \] \[ 18 = 2x^{2} \] \[ x^{2} = 9 \quad \Rightarrow \quad x = 3 \text{ o } x = -3 \] Ahora, tenemos los puntos de intersección en \(x = -3\) y \(x = 3\). Para calcular el área encerrada entre las curvas, necesitamos integrar la diferencia de las dos funciones en el intervalo [-3, 3]: \[ A = \int_{-3}^{3} (y_{1} - y_{2}) \, dx = \int_{-3}^{3} \left[(12 - x^{2}) - (x^{2} - 6)\right] \, dx \] Simplificamos la expresión: \[ A = \int_{-3}^{3} (12 - x^{2} - x^{2} + 6) \, dx = \int_{-3}^{3} (18 - 2x^{2}) \, dx \] Ahora, resolvemos la integral: \[ A = \int_{-3}^{3} 18 \, dx - \int_{-3}^{3} 2x^{2} \, dx \] Calculamos cada integral por separado: 1. Para \(\int_{-3}^{3} 18 \, dx\): \[ \int_{-3}^{3} 18 \, dx = 18 \cdot (3 - (-3)) = 18 \cdot 6 = 108 \] 2. Para \(\int_{-3}^{3} 2x^{2} \, dx\): \[ \int_{-3}^{3} 2x^{2} \, dx = 2 \cdot \left[\frac{x^{3}}{3}\right]_{-3}^{3} = 2 \cdot \left(\frac{3^{3}}{3} - \frac{(-3)^{3}}{3}\right) = 2 \cdot \left(9 - (-9)\right) = 2 \cdot 18 = 36 \] Por lo tanto, el área A es: \[ A = 108 - 36 = 72 \] Así que el área encerrada entre las curvas \(y_1\) y \(y_2\) es \(72\) unidades cuadradas.

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