[:it]Power Point: esercizio 1[:]

[:it] 

modulo6esercizio[:]

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[:it]Test rappresentazione retta[:]

[:it]

Roberto Bergonzo

[WpProQuiz 43]

[Questo test è scritto totalmente in LaTex][:]

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[:it]Soluzione esercizio su integrale per sostituzione[:]

[:it]9.1.  \int \cfrac{1}{\sqrt{9x^{2}-1}}dx

Effettuo la seguente sostituzione:

(1) t=3x+\sqrt{9x^{2}-1}

t-3x=\sqrt{9x^{2}-1}

elevo entrambi i membri alla seconda in maniera da non avere più la radice quadrata

\left (t-3x  \right )^{2}=9x^{2}-1

t^{2}+9x^{2}-6tx=9x^{2}-1

t^{2}-6tx=-1

x=\cfrac{t^{2}+1}{6t}

facendo la derivata a desta e sinistra si ha:

dx=\cfrac{2t(6t)-6(t^{2}+1)}{36t^2}dt

(2) dx=\cfrac{t^{2}-1)}{6t^2}dt

\sqrt{9x^{2}-1}=t-3x=t-\cfrac{t^2+1}{6t}

(3) \sqrt{9x^{2}-1}=\cfrac{3t^2-3}{6t}

Adesso sostituendo la (2) e la (3) nell’integrale di partenza si ha:

\int \cfrac{1}{\cfrac{3t^{2}-3}{6t}}\cdot \cfrac{t^{2}-1}{6t^{2}}dt=\cfrac{1}{3}\int \cfrac{1}{t}dt

\cfrac{1}{3}\int \cfrac{1}{t}dt=\cfrac{1}{3}\ln t+k

e sostituendo la (1) si ha come risultato:

\cfrac{1}{3}\ln \left | 3x+\sqrt{9x^2-1} \right |+k[:]

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[:it]Esercizi sugli integrali per sostituzione[:]

[:it]

Renè Magritte

 

 

Esercizi per un livello sufficiente [6]

6.1. \int \cfrac{1+e^{\sqrt{x}}}{\sqrt{x}}dx 2\left ( e^{\sqrt{x}}+\sqrt{x} \right )+k
6.2. \int \cfrac{\sin x}{\sqrt{1-\cos x}}dx 2\sqrt{1-\cos x}+k

Esercizi per un livello discreto [7]

7.1. \int \cos x\sqrt{3+2\sin x}\cdot dx \cfrac{1}{3}\sqrt{3+2\sin x}\left ( 3+2\sin x \right )+k

Esercizi per un livello ottimo[9/10]

9.1. \int \cfrac{1}{\sqrt{9x^{2}-1}}dx \ln \sqrt[3]{\left | 3x+\sqrt{9x^{2}-1} \right |}+k

Soluzione dettagliata all’esercizio precedente[:]

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[:it]Integrali per sostituzione[:]

[:it]

Renè Magritte

Gli integrali per sostituzione utilizzano il cambio o sostituzione di variabile per trovarsi in una situazione di più semplice risoluzione.

Tale metodo può sempre essere applicato a qualunque tipo di integrale sempre che tale sostituzione possa poi portare ad un integrale facilmente sviluppabile.

La cosa fondamentale è la seguente:

f(x)=f(t)

e quindi

f^{'}(x)dx=f^{'}(t)dt

dx=\cfrac{f^{'}(t)}{f^{'}(x)}dt

Ad esempio tale metodo può essere applicato al seguente integrale:

\int 2x\left ( x^{2}+1 \right )^{2}dx

pongo x^{2}+1=t

effettuo la derivata a destra e a sinistra

2x\cdot dx=1\cdot dt

dx=\cfrac{1}{2x}dt

Adesso sostituisco nell’integrale che diventa:

\int 2x\left ( t \right )^{2}\cfrac{1}{2x}dt=\int t^{2}dt=\cfrac{t^{3}}{3}+k

ma t=x^{2}+1

ed il risultato diventa:

\int 2x\left ( x^{2}+1 \right )^{2}dx=\cfrac{\left ( x^{2}+1 \right )^{3}}{3}+k

Sostituzioni più comuni:

Integrale Sostituzione
\int \sqrt{x}dx \sqrt{x}=t
\int f^{'}(x)\cdot f(x)dx t=f(x)
\int \frac{1}{\sqrt{x^{2}\pm a^{2}}}dx t=x+\sqrt{x^{2}\pm a^{2}}
\int \sqrt{x^{2}\pm a^{2}}\cdot dx t=x+\sqrt{x^{2}\pm a^{2}}

 [:]

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[:it]Esercizi con potenze di numeri relativi [:]

[:it]

George Grie

Esercizi per un livello sufficiente [6]

 

 

 

Calcolare le seguenti potenze

6.1. \left ( -3 \right )^{2}
6.2. \left ( +\cfrac{1}{2} \right )^{3}
6.3. \left ( +\cfrac{1}{5} \right )^{2}
6.4. \left ( -3 \right )^{3}
6.5. \left ( -1 \right )^{7}
6.6. \left ( -\cfrac{1}{5} \right )^{2}
6.7. \left ( -\cfrac{1}{3} \right )^{3}
6.8. \left ( -\cfrac{1}{2} \right )^{5}
6.9. \left ( +4 \right )^{0}
6.10. \left ( +\cfrac{3}{4} \right )^{2}
6.11. \left ( -\cfrac{3}{4} \right )^{2}

Stabilire solo il segno delle seguenti potenze

Potenza Segno Potenza Segno
\left ( +3 \right )^{5} + \left ( -10 \right )^{8}
\left ( -\cfrac{3}{4} \right )^{0} \left ( +\cfrac{3}{4} \right )^{0}
\left ( -\cfrac{1}{2} \right )^{4} \left ( +4 \right )^{7}
\left ( +\cfrac{1}{9} \right )^{15} \left ( -\cfrac{3}{4} \right )^{11}
\left ( -\cfrac{1}{8} \right )^{7} \left ( -\cfrac{3}{4} \right )^{12}
\left ( -\cfrac{2}{3} \right )^{7} \left ( +1 \right )^{7}
\left ( +\cfrac{4}{3} \right )^{6} \left ( -\cfrac{7}{13} \right )^{19}
\left ( +\cfrac{8}{5} \right )^{9} \left ( -1 \right )^{13}

[:]

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[:it]Potenze di numeri relativi[:]

[:it]

George Grie

Per sviluppare la potenza dei numeri relativi si richiamano le proprietà delle potenze  con questa aggiunta:

ogni potenza di base positiva è sempre positiva ad esempio

\left (+\cfrac{2}{3}  \right )^{3}=+\cfrac{8}{27}

mentre ogni potenza di base negativa:

  • è positiva se l’esponente è pari
  • è negativa se l’esponente è dispari

Esempio

esponente pari e base negativa –> risultato sempre positivo

\left (-\cfrac{2}{3}  \right )^{2}=+\cfrac{4}{9}

esponente dispari e base negativa –> risultato sempre negativo

\left (-\cfrac{2}{3}  \right )^{3}=-\cfrac{8}{27}[:]

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[:it]Integrale e derivata: moto rettilineo uniforme e moto uniformemente accelerato[:]

[:it]

Claudio Souza Pinto

Solo attraverso l’utilizzo delle derivate e degli integrali è possibile comprendere le leggi del moto uniformemente accelerato e rettilineo uniforme.

Moto rettilineo uniforme

La velocità istantanea è definita come:

v=\cfrac{dx}{dt}

posso scrivere:

v\cdot dt=dx

integro da entrambi i lati:

\int vdt=\int dx

che è uguale a scrivere:

v\int dt=\int dx

vt + k=x+k^{'}

che è proprio la legge del moto rettilineo uniforme

x=x_{0} +vt

dove con x_{0} ho sommato le due costanti che provengono dall’integrazione.

Moto uniformemente accelerato

l’accelerazione istantanea è definita come:

a=\cfrac{dv}{dt}

a\cdot dt=dv

integro entrambi i membri:

\int a\cdot dt=\int dv

at+k=v+k^{'}

v=v_{0}+at

ma v=\cfrac{dx}{dt}

che sostituita alla precedente su ha:

\cfrac{dx}{dt}=v_{0}+at

dx=\left (v_{0}+at  \right )dt

integro entrambi i membri

\int dx=\int \left (v_{0}+at  \right )dt

x+k=v_{0}t+\cfrac{1}{2}t^{2}+k^{'}

che messa nella forma più conosciuta ho:

x=x_{0}+v_{0}t+\cfrac{1}{2}t^{2}

 [:]

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[:it]Funzioni e continuità: esercizio [:]

[:it]

Claudio Souza Pinto

Sia P un punto di una semicirconferenza di diametro AB=2 e sia K il punto di AB per il quale AK=AP.  Posto \widehat{PAB}=x, esprimi, in funzione di x, il rapporto fra l’area del cerchio inscritto nel triangolo APB e l’area del triangolo APK. Indicata con f(x) la funzione che esprime tale rapporto:

  1. determina il suo comportamento per P che tende ad A e a B e stabilisci se la funzione è continua rispettivamente a destra di A e a sinistra di B.
  2. determina il suo dominio indipendentemente dalle limitazioni imposte dal problema e stabilisci se la funzione possiede asintoti.
  3. studiare il segno e costruisci un probabile grafico.

PREREQUISITI

  • conoscere come determinare il raggio della circonferenza inscritta in un triangolo rettangolo
  • le relazioni fondamentali tra il lato e l’angolo opposto od adiacente di un triangolo rettangolo
  • saper calcolare i limiti
  • conoscere le formule parametriche per il seno ed il coseno
  • conoscere la definizione di asintoto
  • saper tracciare un grafico di una funzione ed il relativo segno

SVILUPPO

Si ha la seguente situazione grafica:

Area del cerchio inscritto nel triangolo APB.

Si utilizza la seguente relazione che lega il raggio alle lunghezze dei lati del triangolo rettangolo.

r=\cfrac{c_{1}+c_{2}-i}{2}

(1) AP=AB\cdot \cos x=2\cos x

PB=AB\cdot \sin x=2\cdot \sin x

AB=2

r=\cfrac{2\cos x+2\sin x-2}{2}=\cfrac{2\left ( \cos x+\sin x-1 \right )}{2}=\cfrac{\not 2\left ( \cos x+\sin x-1 \right )}{\not 2}

ossia

r= \cos x+\sin x-1

Area del cerchio inscritto risulta:

(2) A(cerchio)=\pi \left ( \cos x+\sin x-1 \right )^{2}

Area del triangolo APK

AK=AP per ipotesi e già precedentemente trovata (1)

AK=2\cdot \cos x

PP^{'}=AP\cdot \sin x=2\cdot \cos x\cdot \sin x

A(triangolo)=\cfrac{2\cdot \cos x\cdot 2\cdot \cos x\cdot \sin x}{2}=\cfrac{\not 2\cdot \cos x\cdot 2\cdot \cos x\cdot \sin x}{\not 2}

ossia:

(3) A(triangolo)=2\cdot \cos^{2} x\sin x

Si ha la funzione cercata effettuando il rapporto tra la (2) e la (3)

(4) f\left ( x \right )=\cfrac{\pi \left ( \cos x+\sin x-1 \right )^{2}}{2\cdot \cos^{2} x\sin x}

la (4) si può opportunamente manipolare per non avere un situazione di indeterminatezza quando l’angolo varia dal valore nullo a 90°.

Si moltiplica il numeratore ed il denominatore per:

\left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}

f\left ( x \right )=\cfrac{\pi \left ( \cos x+\sin x-1 \right )^{2} \cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}{2\cdot \cos^{2} x\sin x\cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

Si ha il quadrato della differenza di un binomio

 f\left ( x \right )=\cfrac{\pi \left [\left ( \cos x+\sin x-1 \right ) \cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )  \right ]^{2} }{2\cdot \cos^{2} x\sin x\cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

f\left ( x \right )=  \cfrac{\pi \left [\left ( \cos x+\sin x \right )^{2}-1  \right ]^{2} }{2\cdot \cos^{2} x\sin x\cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

f\left ( x \right )=  \cfrac{\pi \left [ \cos^{2} x+\sin^{2} x +2\cdot \sin x\cdot \cos x-1  \right ]^{2} }{2\cdot \cos^{2} x\sin x\cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

ma \cos^{2} x+\sin^{2} x=1

per cui:

f\left ( x \right )=  \cfrac{\pi \left [ 1 +2\cdot \sin x\cdot \cos x-1  \right ]^{2} }{2\cdot \cos^{2} x\sin x\cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

f\left ( x \right )=  \cfrac{\pi \left [ \not 1 +2\cdot \sin x\cdot \cos x-\not 1  \right ]^{2} }{2\cdot \cos^{2} x\sin x\cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

f\left ( x \right )=  \cfrac{\pi \left [2\cdot \sin x\cdot \cos x \right ]^{2} }{2\cdot \cos^{2} x\sin x\cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

f\left ( x \right )=  \cfrac{\pi \cdot 4\cdot \sin^{2} x\cdot \cos^{2} x  }{2\cdot \cos^{2} x\sin x\cdot \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

semplificando opportunamente il numeratore con il denominatore la (4) diventa:

(5) f\left ( x \right )=  \cfrac{2\cdot \pi \cdot \sin x  }{ \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

Adesso si può sviluppare il punto a.

Se il punto P si sposta verso A significa calcolare x\rightarrow \cfrac{\pi }{2}

Se il punto P si sposta verso B significa calcolare x\rightarrow 0

Quindi calcolare il seguente limite

 \underset{x\rightarrow\cfrac{\pi }{2}}{lim}\cfrac{2\cdot \pi \cdot \sin x  }{ \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}=\cfrac{2\cdot \pi }{4}=\cfrac{\pi }{2}

\underset{x\rightarrow 0}{lim}\cfrac{2\cdot \pi \cdot \sin x  }{ \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}=\cfrac{2\cdot \pi\cdot 0 }{4}=0

La funzione nei sui estremi non presenta discontinuità in quanto il valore del limite coincide con il valore della funzione in tali punti.

Per approfondire tale cosa il punto successivo lo rafforza.

Punto b

Adesso si studia la funzione (5) nei dettagli:

(5) f\left ( x \right )=  \cfrac{2\cdot \pi \cdot \sin x  }{ \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

Si escludono dal dominio i valori che annullano il denominatore ossia bisogna risolvere l’equazione:

\left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}

I valori che annullano il quadrato sono gli stessi che annullano:

  \cos x+\sin x+1

Per studiare gli zeri dell’equazione:

(6)   \cos x+\sin x+1=0

uso le formule parametriche del seno e coseno ossia:

\sin x=\cfrac{2t}{1+t^{2}} e \cos x=\cfrac{1-t^{2}}{1+t^{2}} con

t=\tan \cfrac{x}{2}

Siccome la tangente è definita ovunque tranne che per x=k\pi +2k\pi

bisogna verificare se tali valori risolvono la (6)

Sostituendo \pi  si ha:

\cos \pi +\sin \pi +1=-1+0+1=0

Si annulla per cui si hanno già dei valori da escludere dal dominio:

 x\neq k\pi +2k\pi

Adesso risolvo l’equazione parametrica:

\cfrac{2t}{1+t^{2}}+\cfrac{1-t^{2}}{1+t^{2}}+1=0

facendo il minimo comune multiplo e togliendo il denominatore che non si annulla mai nel campo dei numeri reali mi ritrovo questa equazione:

2t+1-t^{2}+1+t^{2}=0

che si riduce a:

t=-1

\tan \cfrac{x}{2}=-1

che si annulla per

\cfrac{x}{2}=\cfrac{3}{4}\pi +k\pi

ossia

x=\cfrac{3}{2}\pi +2k\pi

Ricapitolando il dominio di

(5) f\left ( x \right )=  \cfrac{2\cdot \pi \cdot \sin x  }{ \left ( \cos x+\sin x+1 \right )^{2}}

è:

\mathit{D}\left \{ \forall x\in \mathbb{R}|x\neq \cfrac{3}{2}\pi +2k\pi ;  x\neq k\pi +2k\pi  \right \}

i valori che annullano il denominatore sono i punti che corrispondono agi asintoti verticali. Non vi sono asintoti orizzontali in quanto è indeterminato il limite per x\rightarrow \pm \infty . Non vi sono nemmeno asintoti obliqui per lo stesso motivo precedente.

Punto c

Per studiare il segno è sufficiente studiare il segno del numeratore in quanto il denominatore è sempre positivo.

La funzione seno è sempre positiva per 2k\pi \leq x\leq \pi +2k\pi .

Il dominio lo si è già trovato per cui l’andamento della funzione è il seguente:

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[:it]Verifica sulle proporzioni: base[:]

[:it]

Claudio Souza Pinto

Tale test vuole cercare di stimolare le conoscenze sulla base delle proporzioni; il passo successivo è quello di affrontare i problemi più complessi ma solo dopo aver affrontato con sicurezza questo test. [WpProQuiz 42]

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