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La integral Definida. Cálculo de áreas con sumas de Riemann

  1. Estructura Mesoreticular: 2.1 Significado de la integral definida. Estructura Microreticular: 2.1.2 Cálculo de integrales definidas con sumas de Riemann. Mtro. Víctor Manuel Santes Espinosa. UAC: Cálculo integral. Estructura Macroreticular: Unidad II. Significado de la integral definida.
  2. BREVE REFERENCIA HISTÓRICA. Con base en los estudios de Eudoxio (408 – 355 a. C.) y Arquímedes (287 – 212 a. C.) Riemann logró establecer el cálculo del área bajo la curva para cualquier función. Estos estudios se conocen como la integral de Riemann. Salazar L. / Bahena H. / Vega Francisco. Cálculo Integral. 2010. Recordemos que Arquímedes construía rectángulos interiores y exteriores para estimar el área de un círculo. Ahora se utiliza la fórmula de la geometría plana para determinar el área de cualquier círculo; 𝐴 = 𝜋𝑟2
  3. Con las fórmulas de la geometría plana podemos encontrar el área de un trapecio y también la de un triángulo. 𝐴 = 𝐵+𝑏 ℎ 2 ÁREA DEL TRAPECIO 𝐴 = 𝑏ℎ 2 ÁREA DEL TRIÁNGULO En donde B = base mayor del trapecio; b = base del triángulo b = base menor del trapecio h = altura del triángulo h = altura del trapecio ¿Cómo calculas el área de un trapecio? ¿Cómo calculas el área de un triángulo?
  4. ¿Qué importancia tiene el aprender el procedimiento para el cálculo de integrales definidas con sumas de Riemann?  Se dará un ejemplo de la aplicación de la integral definida, al cálculo de áreas bajo la curva de una función determinada.  La gráfica es sólo un ejemplo de dos rectángulos, ambos con una base igual a una unidad, ‘dx’. Uno con un área inferior y otro con un área superior, a la recta inclinada, como se observa.
  5. Ejemplo. Determine el área bajo la curva de la función f(x) = 2x + 6 dentro del intervalo - 4 ≤ x ≤ 4. La figura nos muestra la gráfica de la función lineal (la línea recta inclinada). La zona sombreada muestra los valores del intervalo especificado, desde el valor de x = - 4 y hasta x = 4. La gráfica se construye localizando el conjunto de pares ordenados (x, y), en un plano cartesiano, al realizar la tabulación con los valores de ‘x’ sustituidos en la ecuación de la función.
  6. Procedimiento. Construya una tabla de valores de ‘x’ y ‘y’ que puedan ser representados como puntos en el plano cartesiano. Esta es la tabla que se obtiene después de sustituir cada uno de los valores de ‘x’, en la ecuación de la función f(x) = 2x + 6. Si estos valores los relacionamos con la gráfica siguiente, observaremos que la base de cualquier rectángulo es igual a la unidad. Los valores de ‘y’ representan la altura de cada uno de esos rectángulos. f(X) = (1/2) x + 4 x y -4 2 -3 5/2 -2 3 -1 7/2 0 4 1 9/2 2 5 3 11/2 4 6
  7. Representación gráfica de los rectángulos inferiores construidos con los valores de ‘x’ y de ‘y’, tomados de la tabla vista anteriormente. Conjunto de pares ordenados (x, y). El área de cada rectángulo es igual a multiplicar el valor de su base por su altura correspondiente. Así, se puede obtener el área total de todos éstos, siendo para este ejemplo; 𝐴𝑖 = 30 𝑢2 (unidades cuadradas). En notación matemática se representa de la siguiente manera: Integral por Sumas de Riemann. −4 4 𝑓 𝑥 = 1 𝑓 −4 + 𝑓 −3 + 𝑓 −2
  8. De igual manera, se pueden construir los rectángulos superiores a la recta inclinada. Al sumar el área de todos estos, se obtiene el área total superior, siendo ésta: 𝐴 𝑠 = 34 𝑢2 .  −4 4 𝑓 𝑥 = 1 𝑓 −3 + 𝑓 −2 + 𝑓 −1
  9. La gráfica muestra el área bajo la curva de una parábola Por lo anterior se define la integral de Riemann con la expresión: 𝑎 𝑏 𝑓 𝑥 𝑑𝑥 donde 𝑎, 𝑏] son los valores extremos del intervalo especificado y también considerados como los límites inferior y superior de la integral definida. La expresión 𝑎 𝑏 𝑓 𝑥 𝑑𝑥 representa la integral definida de cualquier función. El signo ∫ se puede considerar como una letra ‘S’ alargada, representando una suma; equivalente al signo ∑ (letra griega Sigma).
  10. Para reflexionar acerca de los aprendizajes. Estime el área bajo la curva de la función 𝑦 = −𝑥2 + 4 utilizando el principio de la integral de Riemann.
  11. ES TIEMPO DE HACER PREGUNTAS Y RESOLVER DUDAS!!!!
  12. MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN !!!!  Presentación elaborada por: Víctor Manuel Santes Espinosa; para los alumnos de la Escuela Preparatoria Oficial No. 181. Tultepec, México. 2017.  Referencia biliográfica: Salazar L. / Bahena H. / Vega Francisco. Cálculo Integral. 2010.  Gráficas elaboradas con software: GeoGebra y Graphmatica por Víctor M. Santes E.  La presente imagen fue tomada de un periódico mural en la Universidad ETAC.
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