Processing math: 100%

viernes, 23 de abril de 2021

¿Cuales son todas las primitivas de f(x)=1/x?


Para alguien que haya estudiado un poquito de cálculo integral (pensemos en un alumno de un bachillerato de ciencias),  esta pregunta debería ser sencilla. ¿De verdad sabemos responderla? Pues quizás te sorprenda la respuesta. A mi lo ha hecho.

Vamos poquito a poco.

Os recuerdo (o enseño para quien no lo sepa aún) que una primitiva de una función f(x) es otra función F(x), definida en el mismo dominio que la anterior y que cumnple que F(x)=f(x). Por supuesto, F(x) debe ser derivable en todo su dominio.

Tradicionalmente, se escribir 1xdx, para denotar al conjunto de todas las primitivas, que es el que queremos describir en ests entrada.

Vale. Pues una forma sencilla de calcular primitivas es acudiendo a las reglas clásicas de derivación y mirándolas al revés. De esta forma es como (hablando en plata) se crean las reglas básicas de integración.

Pues si vamos a las reglas de derivación nos encontramos con que

ddx(lnx)=1x

Entonces parece que la función F(x)=ln(x) es una primitiva de nuestra función. Pero como la derivada de las constantes es siempre cero, podríamos decir que TODAS las primitivas de la función son

1xdx=ln(x)+C, CR 

Ahí, con el famoso +C de las intergales indefinidas.

Pues ya tenemos el primer error (uno de los más habituales cuando se comienza en este mundo de las integrales indefinidas). Resulta que estas funciones sólo están definidas para x>0, mientras que f(x)=1x también es válida si x<0.

Este problema ya se conoce y se conoce la solución.

Resulta que si x<0, entonces x>0 y ln(x) sí que está bien definido. Además

ddx(ln(x))=1x(1)=1x

Por lo tanto, si x<0, resulta que ln(x) es primitiva de f(x)=1x.

Y si ponemos todo junto, reuslta que

F(x)={ln(x)x>0ln(x)x<0 

es una primitiva de nuestra función f(x) en todo su dominio. Pero hay una forma más sencilla de escribir esto: F(x)=ln|x| (sí, con valor absoluto). 

Así que, si nos acordamos de nuetra amiga la constante, resulta que TODAS las primitivas de nuestra fucnión serán

1xdx=ln|x|+C, CR.

Y hasta aquí el post de hoy. Muchas gracias por su atención.

...

...

...

¿Qué pasa?

...

...

...

¿Que esto es "lo de siempre"?

Ah vale, claro. Que esto ya te lo sabías y no te sorprende y que yo te había prometido una sorpresa.... así que...

...

SORPEESA!!!!!!

... 

...

Bien, ahora en serio. 

¿De verdad crees que esas eran TODAS las primitivas de nuestra función f(x)=1x?

Pues resulta que no. Resulta que podemos hacer lo siguiente y definir

F(x)={ln(x)+C1x>0ln(x)+C2x<0 

donde C1,C2R son dos constnates.... QUE NO TIENEN por qué coincidir.

Entonces, no es muy difícil comprobar que F(x)=1x siempre que x0. Por lo tanto, estas funciones TAMBIÉN son primitivas de f(x) que NO SON de la forma ln|x|+C.

JODER JODER JODER Si falla el truco del +C.... entonces.... mejor me hago FÍSICO!!!!

No, tranquilo, que no panda el cúnico.

¿Por qué ocurre esto? Os recuerdo que el truco del +C consiste, realmente, en sumar "cualquier función derivable en el dominio cuya derivada sea 0". 

Ahora pensemos. El dominio de f(x) es especial pues NO ES CONEXO: (,0)(0,+). Así que TODAS las funciones DERIVABLES en dicho dominio cuya derivada es 0 son:

C(x)={C1x>0C2x<0

una función con dos escalones a diferentes alturas separadas por un minúsculo y puntual agujero que evita la DISCONTINUIDAD.

Por lo tanto, TODAS las primitivas de f(x)=1x serán

F(x)=ln|x|+C(x).

Una curiosa sorpresa. Al menos para mí así lo ha sido cuanod lo he visto aquí.

Tito Eliatron Dixit

PD: Esta entrada participa en la Edición 12.2: Carl Friedrich Gauss del Carnaval de Matemáticas, que en esta ocasión organiza Gaussianos.

34 comentarios:

  1. Muy genial tu contenido, te ganaste un seguidor fiel. Saludos desde Lima-Perú.

    ResponderEliminar
  2. Look forward to seeking more of this fantastic post. Thanks for this!

    ResponderEliminar
  3. This is very interesting article and effective dude. Thankyou for sharing

    ResponderEliminar
  4. Thank you for sharing this information with us, Keep on bloggingg here man!

    ResponderEliminar
  5. I would like to thank for the efforts you made in writing this Excellent Blog!

    ResponderEliminar

  6. Your blog got me to learn a lot, thanks for sharing, nice article

    ResponderEliminar
  7. I appreciate your work because i enjoyed reading alot. keep up the good work. Will look forward for more such informative blogs

    ResponderEliminar
  8. This post gives truly quality information. Thanks a lot for sharing a wonderful piece of information keep it up and best of luck with your future article.

    ResponderEliminar

  9. I hope you will be adding more in future.

    ResponderEliminar
  10. The post is written in very a good manner and it contains many useful information for me.

    ResponderEliminar
  11. Hi Dear, are you actually visiting this website daily, if so after that you will without doubt take fastidious knowledge.

    ResponderEliminar
  12. Thanks a portion for giving everyone an extraordinarily memorable befall to peruse in element from this site.

    ResponderEliminar
  13. Your web site provided us with useful information to work on.

    ResponderEliminar
  14. I genuinely enjoy studying on this internet site, it contains fantastic articles.

    ResponderEliminar
  15. This article is super helpful for parents struggling to keep toddlers engaged!

    ResponderEliminar
  16. I love how you’ve combined educational and creative activities.

    ResponderEliminar
  17. I really appreciate your efforts and I am waiting for your next post thanks once again.

    ResponderEliminar
  18. I’d be very grateful if you could elaborate a little bit more. Kudos!

    ResponderEliminar
  19. Oh my goodness, this website is an unbelievable treasure chest of information!

    ResponderEliminar
  20. This website has some really good blog posts; bookmarked.

    ResponderEliminar
  21. What's up friends, how is the whole thing, and what you want to say on the topic of this post,
    in my view its truly remarkable for me.

    ResponderEliminar

  22. I think the restaurant which you told me in the letter is very interesting. I also like to eat out and I usually go to a restaurant for dinner with my family tiwce a month.,The food is deliciuous so we enjoy it very much. The service is also quick and frienfdly

    ResponderEliminar
  23. I¦ve learn a few excellent stuff here. This type of fantastic informative

    ResponderEliminar
  24. Excellent information Providing by this Article thank you for sharing

    ResponderEliminar
  25. I absolutely feel this web site. I’ll be back again to see more, thanks!

    ResponderEliminar
  26. Thank you for posting information. Have a nice day!

    ResponderEliminar
  27. It is a great website.. The Design looks very good..

    ResponderEliminar
  28. The best part of this blog is easy to read and informational.

    ResponderEliminar

Si no comentas, Gauss se comerá una integral.
Y, por favor, respeta a todos con tus opiniones.