Cálculo Ejemplos

$\int_{0}^{1} x^{2} e^{- x^{3}} d x$

Paso 1

Sea $u_{2} = e^{- x^{3}}$ . Entonces $d u_{2} = - 3 x^{2} e^{- x^{3}} d x$ , de modo que $- \frac{1}{3} d u_{2} = x^{2} e^{- x^{3}} d x$ . Reescribe mediante $u_{2}$ y $d$ $u_{2}$ .

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Paso 1.1

Deja $u_{2} = e^{- x^{3}}$ . Obtén $\frac{d u_{2}}{d x}$ .

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Paso 1.1.1

Diferencia $e^{- x^{3}}$ .

$\frac{d}{d x} [e^{- x^{3}}]$

Paso 1.1.2

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = e^{x}$ y $g (x) = - x^{3}$ .

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Paso 1.1.2.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u_{1}$ como $- x^{3}$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [e^{u_{1}}] \frac{d}{d x} [- x^{3}]$

Paso 1.1.2.2

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d u_{1}} [a^{u_{1}}]$ es $a^{u_{1}} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

$e^{u_{1}} \frac{d}{d x} [- x^{3}]$

Paso 1.1.2.3

Reemplaza todos los casos de $u_{1}$ con $- x^{3}$ .

$e^{- x^{3}} \frac{d}{d x} [- x^{3}]$

Paso 1.1.3

Diferencia.

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Paso 1.1.3.1

Como $- 1$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- x^{3}$ con respecto a $x$ es $- \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$e^{- x^{3}} (- \frac{d}{d x} [x^{3}])$

Paso 1.1.3.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 3$ .

$e^{- x^{3}} (- (3 x^{2}))$

Paso 1.1.3.3

Multiplica $3$ por $- 1$ .

$e^{- x^{3}} (- 3 x^{2})$

Paso 1.1.4

Simplifica.

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Paso 1.1.4.1

Reordena los factores de $e^{- x^{3}} (- 3 x^{2})$ .

$- 3 e^{- x^{3}} x^{2}$

Paso 1.1.4.2

Reordena los factores en $- 3 e^{- x^{3}} x^{2}$ .

$- 3 x^{2} e^{- x^{3}}$

Paso 1.2

Sustituye el límite inferior por $x$ en $u_{2} = e^{- x^{3}}$ .

$u_{lower} = e^{- 0^{3}}$

Paso 1.3

Simplifica.

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Paso 1.3.1

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$u_{lower} = e^{- 0}$

Paso 1.3.2

Multiplica $- 1$ por $0$ .

$u_{lower} = e^{0}$

Paso 1.3.3

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$u_{lower} = 1$

Paso 1.4

Sustituye el límite superior por $x$ en $u_{2} = e^{- x^{3}}$ .

$u_{upper} = e^{- 1^{3}}$

Paso 1.5

Simplifica.

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Paso 1.5.1

Uno elevado a cualquier potencia es uno.

$u_{upper} = e^{- 1 \cdot 1}$

Paso 1.5.2

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$u_{upper} = e^{- 1}$

Paso 1.5.3

Reescribe la expresión mediante la regla del exponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$u_{upper} = \frac{1}{e}$

Paso 1.6

Los valores obtenidos para $u_{lower}$ y $u_{upper}$ se usarán para evaluar la integral definida.

$u_{lower} = 1$

$u_{upper} = \frac{1}{e}$

Paso 1.7

Reescribe el problema mediante $u_{2}$ , $d u_{2}$ y los nuevos límites de integración.

$\int_{1}^{\frac{1}{e}} \frac{1}{- 3} d u_{2}$

Paso 2

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$\int_{1}^{\frac{1}{e}} - \frac{1}{3} d u_{2}$

Paso 3

Aplica la regla de la constante.

$- \frac{1}{3} u_{2}]_{1}^{\frac{1}{e}}$

Paso 4

Sustituye y simplifica.

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Paso 4.1

Evalúa $- \frac{1}{3} u_{2}$ en $\frac{1}{e}$ y en $1$ .

$(- \frac{1}{3} \cdot \frac{1}{e}) + \frac{1}{3} \cdot 1$

Paso 4.2

Simplifica.

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Paso 4.2.1

Multiplica $\frac{1}{e}$ por $\frac{1}{3}$ .

$- \frac{1}{e \cdot 3} + \frac{1}{3} \cdot 1$

Paso 4.2.2

Mueve $3$ a la izquierda de $e$ .

$- \frac{1}{3 \cdot e} + \frac{1}{3} \cdot 1$

Paso 4.2.3

Multiplica $\frac{1}{3}$ por $1$ .

$- \frac{1}{3 e} + \frac{1}{3}$

Paso 5

El resultado puede mostrarse de distintas formas.

Forma exacta:

$- \frac{1}{3 e} + \frac{1}{3}$

Forma decimal:

$0.21070685 \dots$

Paso 6