4.16
Consideremos una integral cuyo argumento puede escribirse como la derivada de la regla de cadena de una función compuesta F(g(x)). Para resolver la integral, el proceso implica invertir la diferenciación de la regla de cadena.
Aquí, una nueva variable, u, se define como g(x). Luego diferenciamos u respecto a x. Esto puede reorganizarse en términos de du.
Para cambiar los límites, cuando x=a, u es igual a g(a) se convierte en el nuevo límite inferior, y cuando x=b, u es igual a g(b) se convierte en el nuevo límite superior.
La integral original se reescribe sustituyendo u y du, y sustituyendo los límites a y b por g(a) y g(b), respectivamente. Integrar el nuevo integrando respecto a tu y aplicar los límites cambiantes da la expresión numérica final.
Un ejemplo de sustitución se encuentra en ingeniería eléctrica, donde se utiliza para determinar la carga total que pasa por un circuito durante un intervalo de tiempo dado. Aquí la carga total se obtiene calculando la integral definida respecto al tiempo. Como la corriente está dada por una función compleja, la sustitución facilita la resolución de la integral.
Al evaluar una integral definida cuyo integrando presenta la estructura de una función compuesta, el método de sustitución ofrece una forma eficiente…
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