Math Problem Statement

Considere la siguiente ecuación integral subíndice 0 superíndice 1 abrir paréntesis fracción numerador 4 entre denominador 10 espacio x espacio más 5 fin fracción menos fracción numerador K entre denominador 4 espacio x más 2 fin fracción cerrar paréntesis igual fracción 2 entre 5 espacio ln abrir paréntesis 3 cerrar paréntesis más fracción 3 entre 4 espacio ln abrir paréntesis 1 tercio cerrar paréntesis El valor de K es: Respuesta

Solution

Vamos a resolver la ecuación integral y encontrar el valor de KK.

La ecuación integral dada es:

01(410x+5K4x+2)dx=25ln(3)+34ln(13)\int_0^1 \left( \frac{4}{10} x + 5 - \frac{K}{4} x + 2 \right) dx = \frac{2}{5} \ln(3) + \frac{3}{4} \ln\left(\frac{1}{3}\right)

Paso 1: Simplificación del integrando

El integrando es:

f(x)=410x+5K4x+2f(x) = \frac{4}{10} x + 5 - \frac{K}{4} x + 2

Simplificamos los términos:

f(x)=(410K4)x+7f(x) = \left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right)x + 7

Entonces, el integrando queda:

f(x)=(25K4)x+7f(x) = \left(\frac{2}{5} - \frac{K}{4}\right)x + 7

Paso 2: Integración

Ahora integramos desde 0 hasta 1:

01((25K4)x+7)dx\int_0^1 \left(\left(\frac{2}{5} - \frac{K}{4}\right)x + 7\right) dx

La integral de xx es x22\frac{x^2}{2} y la integral de una constante es simplemente la constante multiplicada por el intervalo. Así que:

01(25K4)xdx=(25K4)[x22]01=12(25K4)\int_0^1 \left(\frac{2}{5} - \frac{K}{4}\right)x dx = \left(\frac{2}{5} - \frac{K}{4}\right) \left[\frac{x^2}{2}\right]_0^1 = \frac{1}{2} \left(\frac{2}{5} - \frac{K}{4}\right) 017dx=7×[x]01=7\int_0^1 7 dx = 7 \times \left[ x \right]_0^1 = 7

Entonces, la integral completa es:

12(25K4)+7\frac{1}{2} \left(\frac{2}{5} - \frac{K}{4}\right) + 7

Paso 3: Igualar la integral al resultado

Igualamos la integral al lado derecho de la ecuación:

12(25K4)+7=25ln(3)+34ln(13)\frac{1}{2} \left(\frac{2}{5} - \frac{K}{4}\right) + 7 = \frac{2}{5} \ln(3) + \frac{3}{4} \ln\left(\frac{1}{3}\right)

Calculamos los logaritmos:

25ln(3)+34ln(13)=25ln(3)34ln(3)=(2534)ln(3)\frac{2}{5} \ln(3) + \frac{3}{4} \ln\left(\frac{1}{3}\right) = \frac{2}{5} \ln(3) - \frac{3}{4} \ln(3) = \left(\frac{2}{5} - \frac{3}{4}\right) \ln(3)

El común denominador es 20:

25=820,34=1520\frac{2}{5} = \frac{8}{20}, \quad \frac{3}{4} = \frac{15}{20} 2534=8201520=720\frac{2}{5} - \frac{3}{4} = \frac{8}{20} - \frac{15}{20} = -\frac{7}{20}

Por lo tanto, el lado derecho de la ecuación es:

720ln(3)-\frac{7}{20} \ln(3)

Paso 4: Igualar términos y resolver para KK

La ecuación se convierte en:

12(25K4)+7=720ln(3)\frac{1}{2} \left(\frac{2}{5} - \frac{K}{4}\right) + 7 = -\frac{7}{20} \ln(3)

Para encontrar el valor de KK, resolvamos el sistema completo.

**Voy a realizar los cálculos ahora.**El valor de KK es aproximadamente 60.6860.68.

¿Te gustaría más detalles sobre este proceso? Aquí tienes algunas preguntas relacionadas:

  1. ¿Te gustaría ver el cálculo paso a paso de la integral?
  2. ¿Necesitas ayuda para entender cómo se simplificó el lado derecho de la ecuación?
  3. ¿Quieres saber cómo se obtuvieron los logaritmos naturales en la ecuación?
  4. ¿Te interesa aprender cómo se resolvió la ecuación para KK?
  5. ¿Te gustaría resolver una integral similar con otros límites o funciones?

Tip: Al trabajar con ecuaciones logarítmicas y exponenciales, asegúrate de simplificar correctamente usando propiedades del logaritmo como ln(ab)=ln(a)+ln(b)\ln(ab) = \ln(a) + \ln(b).

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Integral Calculus
Logarithmic Equations
Algebraic Manipulation

Formulas

Definite integral formula: \( \int_a^b f(x) \, dx \)
Logarithmic properties: \( \ln(a) + \ln(b) = \ln(ab) \), \( \ln(a) - \ln(b) = \ln\left(\frac{a}{b}\right) \)

Theorems

Fundamental Theorem of Calculus

Suitable Grade Level

Grades 11-12 or Early University Level