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Calcula el área de la región acotada limitada por la gráfica de la función \( f(x)=x^{2}+2 x-3 \) y el eje de abscisas.

Ask by Paul Mathis. in Spain
Mar 09,2025

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Answer

La región acotada tiene un área de \(\frac{32}{3}\) unidades cuadradas.

Solution

1. Hallamos los puntos de intersección con el eje de abscisas resolviendo \( f(x)=0 \): \[ x^{2}+2x-3=0. \] Factorizando, tenemos: \[ (x+3)(x-1)=0, \] lo que implica que \[ x=-3 \quad \text{y} \quad x=1. \] 2. La región acotada está entre \( x=-3 \) y \( x=1 \). Entre estos puntos, la función es negativa, por lo que el área se obtiene integrando el valor absoluto: \[ \text{Área}=\int_{-3}^{1} |f(x)|\,dx = \int_{-3}^{1} \left[-(x^{2}+2x-3)\right]\,dx = \int_{-3}^{1} (-x^{2}-2x+3)\,dx. \] 3. Calculamos la antiderivada: \[ \int (-x^{2}-2x+3)\,dx = -\frac{x^{3}}{3}-x^{2}+3x + C. \] 4. Evaluamos la integral definida: \[ \text{Área}=\left[-\frac{x^{3}}{3}-x^{2}+3x\right]_{-3}^{1}. \] Evaluamos en \( x=1 \): \[ -\frac{1^{3}}{3}-1^{2}+3\cdot1=-\frac{1}{3}-1+3=\frac{5}{3}. \] Evaluamos en \( x=-3 \): \[ -\frac{(-3)^{3}}{3}-(-3)^{2}+3\cdot(-3) = -\frac{-27}{3}-9-9=9-9-9=-9. \] Por lo tanto, \[ \text{Área}=\frac{5}{3}-(-9)=\frac{5}{3}+9=\frac{5+27}{3}=\frac{32}{3}. \] La región acotada tiene un área de \(\frac{32}{3}\) unidades cuadradas.

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The Deep Dive

Para calcular el área de la región acotada por la gráfica de la función \( f(x) = x^2 + 2x - 3 \) y el eje de abscisas, primero debemos encontrar los puntos donde la función intersecta el eje x. Esto se hace igualando \( f(x) \) a 0 y resolviendo la ecuación cuadrática: \[ x^2 + 2x - 3 = 0 \] Aplicando la fórmula cuadrática: \[ x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \] donde \( a = 1 \), \( b = 2 \), y \( c = -3 \), encontramos que los puntos de intersección son: \[ x = -3 \quad \text{y} \quad x = 1 \] El área se obtiene integrando la función entre estos límites y tomando el valor absoluto, ya que el área no puede ser negativa: \[ \text{Área} = \int_{-3}^{1} (x^2 + 2x - 3) \, dx \] Calculamos la integral: \[ \int (x^2 + 2x - 3) dx = \frac{x^3}{3} + x^2 - 3x \] Evaluamos en los límites: \[ \left[ \frac{1^3}{3} + 1^2 - 3(1) \right] - \left[ \frac{(-3)^3}{3} + (-3)^2 - 3(-3) \right] \] \[ = \left[ \frac{1}{3} + 1 - 3 \right] - \left[ -9 + 9 + 9 \right] \] \[ = \left[ \frac{1}{3} - 2 \right] - 9 = \left[ \frac{1}{3} - \frac{6}{3} \right] + 9 = -\frac{5}{3} + 9 = \frac{22}{3} \] Finalmente, el área de la región acotada es: \[ \text{Área} = \frac{22}{3} \]

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