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

Dado el problema, vamos a resolver la ecuación integral dada.

La ecuación integral 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)

Primero, simplifiquemos la expresión dentro de la integral:

410x+5K4x+2=(410K4)x+5+2=(410K4)x+7\frac{4}{10}x + 5 - \frac{K}{4}x + 2 = \left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right)x + 5 + 2 = \left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right)x + 7

Ahora, la integral se convierte en:

01((410K4)x+7)dx\int_{0}^{1} \left(\left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right)x + 7 \right) \, dx

Evaluemos esta integral:

01(410K4)xdx+017dx\int_{0}^{1} \left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right)x \, dx + \int_{0}^{1} 7 \, dx

La primera integral es:

(410K4)01xdx=(410K4)[x22]01=12(410K4)\left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right) \int_{0}^{1} x \, dx = \left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right) \left[\frac{x^2}{2}\right]_{0}^{1} = \frac{1}{2}\left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right)

La segunda integral es:

701dx=7[x]01=77 \int_{0}^{1} \, dx = 7[x]_{0}^{1} = 7

Por lo tanto, el valor total de la integral es:

12(410K4)+7\frac{1}{2}\left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right) + 7

Dado que se supone que esto es igual a 25ln(3)+34ln(13)\frac{2}{5} \ln(3) + \frac{3}{4} \ln\left(\frac{1}{3}\right), primero simplifiquemos el lado derecho:

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)

Encontramos un denominador común para 25\frac{2}{5} y 34\frac{3}{4}:

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

Por lo tanto, el lado derecho es 720ln(3)-\frac{7}{20} \ln(3). Entonces, la ecuación final es:

12(410K4)+7=720ln(3)\frac{1}{2}\left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right) + 7 = -\frac{7}{20} \ln(3)

Resolviendo para KK, primero despejemos 12(410K4)\frac{1}{2}\left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right):

12(410K4)=720ln(3)7\frac{1}{2}\left(\frac{4}{10} - \frac{K}{4}\right) = -\frac{7}{20} \ln(3) - 7

Finalmente resolvemos esta ecuación para encontrar el valor de KK.

Procederé con el cálculo para encontrar el valor exacto de KK.El valor de KK es aproximadamente 60.676.

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Tip: Siempre verifica los límites de integración y realiza simplificaciones antes de resolver la integral para asegurar precisión en los cálculos.

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Mathematical Concepts

Integral Calculus
Logarithms
Polynomial Functions

Formulas

∫ (ax + b) dx = (a/2) x^2 + bx + C
Properties of logarithms: ln(a/b) = ln(a) - ln(b)

Theorems

Fundamental Theorem of Calculus

Suitable Grade Level

Grades 11-12