Soru

Zorluk: OrtaBelirli İntegral ve Özellikleri

[0,4][0, 4] kapalı aralığında sürekli olan bir ff fonksiyonu için

∫02f(2x) dx=6\int_{0}^{2} f(2x) \, dx = 6
∫13f(x+1) dx=8\int_{1}^{3} f(x+1) \, dx = 8

eşitlikleri sağlanmaktadır.

Buna göre,

∫01(3f(2x)+4x3) dx\int_{0}^{1} \big(3f(2x) + 4x^3\big) \, dx

integralinin değeri kaçtır?

Cevap: 7

Cevap

İstenen integralin değeri 7 olarak bulunur.
Değişken değiştirme kuralları ve integralin aralık bölme özelliği doğru uygulandığında, [0,2][0,2] aralığındaki belirli integral değeri 4 olarak bulunur. İstenen integralde de benzer şekilde w=2xw=2x değişken değiştirmesi yapıldığında integralin değeri 7 olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
İlk integralde değişken değiştirme uygulamak
∫04f(x) dx=12\int_{0}^{4} f(x) \, dx = 12
∫02f(2x) dx=6\int_{0}^{2} f(2x) \, dx = 6 integralinde u=2xu = 2x dönüşümü yapıldığında du=2 dxdu = 2\,dx olur. Sınırlar x=0  ⟹  u=0x = 0 \implies u = 0 ve x=2  ⟹  u=4x = 2 \implies u = 4 şeklinde güncellenir. Buradan 12∫04f(u) du=6\frac{1}{2} \int_{0}^{4} f(u) \, du = 6 elde edilir.
2
İkinci integralde değişken değiştirme uygulamak
∫24f(x) dx=8\int_{2}^{4} f(x) \, dx = 8
∫13f(x+1) dx=8\int_{1}^{3} f(x+1) \, dx = 8 integralinde v=x+1v = x+1 dönüşümü yapıldığında dv=dxdv = dx olur. Sınırlar x=1  ⟹  v=2x = 1 \implies v = 2 ve x=3  ⟹  v=4x = 3 \implies v = 4 şeklinde güncellenir.
3
Belirli integralin sınırları parçalama özelliğini kullanmak
∫02f(x) dx=4\int_{0}^{2} f(x) \, dx = 4
∫04f(x) dx=∫02f(x) dx+∫24f(x) dx\int_{0}^{4} f(x) \, dx = \int_{0}^{2} f(x) \, dx + \int_{2}^{4} f(x) \, dx özelliğinden yararlanarak bilinen değerler yerine yazılır: 12=∫02f(x) dx+812 = \int_{0}^{2} f(x) \, dx + 8 denkleminden aranan değer bulunur.
4
İstenen integrali parçalara ayırarak hesaplamak
77
∫01(3f(2x)+4x3) dx=3∫01f(2x) dx+∫014x3 dx\int_{0}^{1} \big(3f(2x) + 4x^3\big) \, dx = 3 \int_{0}^{1} f(2x) \, dx + \int_{0}^{1} 4x^3 \, dx şeklinde yazılır. İlk kısım için w=2xw = 2x dönüşümüyle 3⋅(12∫02f(w) dw)=32⋅4=63 \cdot \left(\frac{1}{2} \int_{0}^{2} f(w) \, dw\right) = \frac{3}{2} \cdot 4 = 6 elde edilir. İkinci kısım ise [x4]01=1\left[ x^4 \right]_0^1 = 1 olur. Bu iki değer toplanarak sonuca ulaşılır.

Anahtar Kavram

Belirli integralde değişken değiştirme yöntemi ve integrasyon sınırlarının güncellenmesi ile belirli integralin aralık bölme özelliği.
Bu soruyu puanla