Question
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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

Upstudy AI Solution

Tutor-Verified Answer

Answer

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.

Solution

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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