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Autor Tema: Dominio de función  (Leído 594 veces)

Noel Enrique

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Dominio de función
« en: Febrero 18, 2023, 07:21:06 pm »
Determinar el dominio de la función:
\( f_{\left(x\right)}=\displaystyle\int_{0}^{x}\left[t^9\ln\left(5-t\right)+\displaystyle\frac{t^{10}}{5}\right]\,dt \)
Sólo somos una raza avanzada de monos en un planeta menor de una estrella promedio.
Pero podemos entender el Universo. Eso nos hace muy especiales.
Stephen Hawking.

Aritz

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Re:Dominio de función
« Respuesta #1 en: Febrero 20, 2023, 01:09:47 am »
La funcion:
\[ t^{9}ln(5-t)+\frac{t^{10}}{5} \]
es continua en todo su dominio:
\[ (-\infty ,5) \]
Entonces entiendo que la Función integral f(x) (o función área) tendrá el mismo domino, es decir,
\[ (-\infty ,5) \]
Eso creo. Lo hago por intuición.
Un saludo,

Noel Enrique

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Re:Dominio de función
« Respuesta #2 en: Febrero 20, 2023, 12:07:32 pm »
No, ese no es su dominio. Aqui no vale la intuición, sino el Cálculo. 😉
Es una broma Aritz, claramente es ese su dominio, restringido en ese intervalo por el argumento del logaritmo.
Pero ese ejercicio tiene un segundo inciso que pide determinar el valor de
\( f_\left(2\right) \). Como lo harías de forma analítica?
« Última modificación: Febrero 21, 2023, 04:55:17 am por Noel Enrique »
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Noel Enrique

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Re:Dominio de función
« Respuesta #3 en: Febrero 21, 2023, 04:59:02 am »
Si encuentras alguna solución me dices.
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Aritz

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Re:Dominio de función
« Respuesta #4 en: Febrero 21, 2023, 02:09:27 pm »
Buenas tardes Noel,
  :D

Adjunto solución basada en:
- Cambio de variable
- Solución por partes
- Binomio de newton

Con todo ello, me sale una solución de f(2)=155,63

Un saludo,

Noel Enrique

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Re:Dominio de función
« Respuesta #5 en: Febrero 21, 2023, 04:15:03 pm »
Bien Aritz, esa es la respuesta. Pero utilizar el binomio aquí te hace un poco más compleja la solución. Yo desarrollé en serie de potencia la función logarítmica multiplicada por \( t^9 \), la cual tiene un intervalo de convergencia \( -5\le\,x\le\,5 \). Incluso me permite simplificar su primer término con \( \displaystyle\frac{t^{10}}{5} \), luego integrgro término a término y con 5 términos da igual; resultado.
Saludos.
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Noel Enrique

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Re:Dominio de función
« Respuesta #6 en: Febrero 21, 2023, 04:34:55 pm »
Es mucho más facil si haces en serie de Maclaurin lo siguiente:

\( t^9\,\ln\left(5-t\right)=-\displaystyle\frac{1}{5}\displaystyle\sum_{n=0}^\infty\displaystyle\frac{t^{n+10}}{\left(n+1\right)\,5^n}+t^9\,\ln\left(5\right) \)

Como puedes ver, el primer término de esta serie, para n=0, daría \( -\displaystyle\frac{t^{10}}{5} \) el cual se cancelaría con el término positivo.
Luego quedaría:

\( t^9\,\ln\left(5-t\right)+\displaystyle\frac{t^{10}}{5}=-\displaystyle\frac{1}{5}\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\displaystyle\frac{t^{n+10}}{\left(n+1\right)\,5^n}+t^9\,\ln\left(5\right) \)

Luego solo resta integrar fácilmente quedando por resultado: \( f_\left(x\right)=-\displaystyle\frac{1}{5}\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\displaystyle\frac{x^{n+11}}{\left(n+11\right)\,\left(n+1\right)\,5^n}+\displaystyle\frac{x^{10}}{10}\,\ln\left(5\right) \).

Obtener entonces \( f_\left(2\right) \) es solamente sustituir x por 2 y con la suma de 5 términos obtienes el resultado.
« Última modificación: Febrero 21, 2023, 04:37:46 pm por Noel Enrique »
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Aritz

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Re:Dominio de función
« Respuesta #7 en: Febrero 21, 2023, 06:40:11 pm »
Sí. Mi primer pensamiento fue desarrollar la serie de Taylor del Ln() y resolver como indicas; pero no se me quitaba de la cabeza que no dejaba de ser una aproximación (muy buena con una n relativamente pequeña) y más exacta en función de lo cercano que estuviera x del Xo elegido para dicha serie (Xo=0 es lo más sencillo en este caso)

Por lo anterior, aunque más complicado, decidí eliminar el Ln() mediante integración por partes y desarrollar el binomio elevado a 10, lo cual es una solución exacta y podría emplearse en todo el domino (no sólo en el entrono de X0)

Después de todo lo dicho, ambas desarrollos tienen su encanto.

Un saludo,