Question

Difficulty: MediumBelirli İntegral ve Özellikleri

İntegrallenebilir bir ff fonksiyonu için

15f(x)dx=12\int_{1}^{5} f(x) \, dx = 12
37f(x)dx=18\int_{3}^{7} f(x) \, dx = 18

eşitlikleri veriliyor.

Buna göre,

13[f(2x1)f(2x+1)]dx\int_{1}^{3} [f(2x - 1) - f(2x + 1)] \, dx

integralinin değeri kaçtır?

  1. A
    -15
  2. B
    -6
  3. -3Answer
  4. D
    3
  5. E
    6

Answer

İntegralin değeri 3-3 olmalıdır.
İntegralin lineerlik özelliği kullanılarak ifade iki ayrı integrale bölünür. İlk integralde u=2x1u = 2x - 1 ve ikinci integralde v=2x+1v = 2x + 1 değişken değiştirmeleri yapıldığında, diferansiyel terimlerinden gelen 12\frac{1}{2} katsayısı ve güncellenen sınırlar yardımıyla integral 1215f(u)du1237f(v)dv\frac{1}{2} \int_{1}^{5} f(u)\,du - \frac{1}{2} \int_{3}^{7} f(v)\,dv haline gelir. Buradan 12(12)12(18)=69=3\frac{1}{2}(12) - \frac{1}{2}(18) = 6 - 9 = -3 bulunur.

Step-by-Step Solution

1
İntegrali belirli integralin lineerlik özelliğini kullanarak iki ayrı integralin farkı şeklinde yazalım.
13[f(2x1)f(2x+1)]dx=13f(2x1)dx13f(2x+1)dx\int_{1}^{3} [f(2x - 1) - f(2x + 1)] \, dx = \int_{1}^{3} f(2x - 1) \, dx - \int_{1}^{3} f(2x + 1) \, dx
Belirli integralin çıkarma işlemi üzerine dağılma özelliğini uygulayarak her bir terimi ayrı ayrı analiz etmek işlemleri kolaylaştırır.
2
İlk integral olan 13f(2x1)dx\int_{1}^{3} f(2x - 1) \, dx ifadesinde u=2x1u = 2x - 1 değişken değiştirmesini yapalım.
du=2dx    dx=du2du = 2 \, dx \implies dx = \frac{du}{2}

Sınırların güncellenmesi:
- Alt sınır: x=1    u=2(1)1=1x = 1 \implies u = 2(1) - 1 = 1
- Üst sınır: x=3    u=2(3)1=5x = 3 \implies u = 2(3) - 1 = 5

Böylece integral:
13f(2x1)dx=15f(u)du2=1215f(u)du=1212=6\int_{1}^{3} f(2x - 1) \, dx = \int_{1}^{5} f(u) \frac{du}{2} = \frac{1}{2} \int_{1}^{5} f(u) \, du = \frac{1}{2} \cdot 12 = 6
Belirli integralde de��işken değiştirildiğinde integral sınırlarının da yeni değişkene göre güncellenmesi gerekir.
3
İkinci integral olan 13f(2x+1)dx\int_{1}^{3} f(2x + 1) \, dx ifadesinde v=2x+1v = 2x + 1 değişken değiştirmesini yapalım.
dv=2dx    dx=dv2dv = 2 \, dx \implies dx = \frac{dv}{2}

Sınırların güncellenmesi:
- Alt sınır: x=1    v=2(1)+1=3x = 1 \implies v = 2(1) + 1 = 3
- Üst sınır: x=3    v=2(3)+1=7x = 3 \implies v = 2(3) + 1 = 7

Böylece integral:
13f(2x+1)dx=37f(v)dv2=1237f(v)dv=1218=9\int_{1}^{3} f(2x + 1) \, dx = \int_{3}^{7} f(v) \frac{dv}{2} = \frac{1}{2} \int_{3}^{7} f(v) \, dv = \frac{1}{2} \cdot 18 = 9
İkinci terim için de değişken değiştirme kurallarını ve sınır güncellemesini aynı şekilde uygularız.
4
Elde edilen integral değerlerini ana denklemde yerine yazarak çıkarma işlemini tamamlayalım.
69=36 - 9 = -3
Ayrı ayrı hesaplanan integral değerlerinin farkı, soruda istenen nihai sonucu verir.

Key Concept

Belirli integralde değişken değiştirme yöntemi ve sınırların güncellenmesi ile belirli integralin lineerlik özelliği.
Rate this question