Lección 84 — Técnica: sustitución (u-substitution)
Sustitución u = g(x): inversa de la regla de la cadena. La técnica de integración más usada. Versiones indefinida y definida. Reconocimiento de patrón.
Used in: 3.º año del Bachillerato (17 años) · Equiv. Math II japonés cap. 6 · Equiv. Klasse 12 alemana
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
Teorema y procedimiento
Teorema del cambio de variable
"La regla de sustitución es el equivalente para integración de la regla de la cadena para derivación." — OpenStax Calculus Vol. 1, §5.5
Demostración. Si , por la regla de la cadena: . Luego es antiderivada de . Por el TFC2:
Procedimiento mecánico
Señal de que la sustitución va a funcionar
El integrando debe contener multiplicado por la derivada del "algo" (o un múltiplo constante de esa derivada).
Ejemplos de patrón:
| Integrando | ||
|---|---|---|
| (requiere ajuste ) | ||
| (ajuste ) |
Ejemplos resueltos
Exercise list
30 exercises · 7 with worked solution (25%)
- Ex. 84.1Application
Calcula .
- Ex. 84.2Application
Calcula .
- Ex. 84.3Application
Calcula .
- Ex. 84.4Application
Calcula .
- Ex. 84.5Application
Calcula .
- Ex. 84.6Application
Calcula .
- Ex. 84.7ApplicationAnswer key
Calcula .
- Ex. 84.8ApplicationAnswer key
Calcula .
- Ex. 84.9Application
Calcula .
- Ex. 84.10Application
Calcula .
- Ex. 84.11Application
Calcula .
- Ex. 84.12Application
Calcula .
- Ex. 84.13ApplicationAnswer key
Calcula .
- Ex. 84.14Application
Calcula .
- Ex. 84.15Application
Calcula .
- Ex. 84.16ApplicationAnswer key
Calcula .
- Ex. 84.17Application
Calcula .
- Ex. 84.18UnderstandingAnswer key
¿Cuál sustitución es más adecuada para calcular ?
- Ex. 84.19Understanding
Al intentar usar sustitución , se percata que el está multiplicado por una constante diferente de 1. ¿Qué hacer?
- Ex. 84.20Application
Calcula .
- Ex. 84.21Application
Calcula .
- Ex. 84.22Application
Calcula .
- Ex. 84.23Modeling
Un fondo de renta fija tiene tasa de aporte de R$ 500 por mes con crecimiento exponencial: reales por mes. Calcula el saldo acumulado después de 12 meses.
- Ex. 84.24Application
Calcula .
- Ex. 84.25ApplicationAnswer key
Calcula .
- Ex. 84.26Application
Calcula . (Pista: observa los límites después de la sustitución.)
- Ex. 84.27Challenge
Calcula .
- Ex. 84.28Challenge
Intenta calcular por sustitución. Identifica por qué la sustitución simple falla aquí, y escribe la respuesta (que requiere integración por partes, Lección 85).
- Ex. 84.29ProofAnswer key
Demuestra que donde y .
- Ex. 84.30Modeling
Un vehículo tiene aceleración m/s², partiendo del reposo (). Encuentra usando sustitución y calcula la velocidad en s.
Fuentes
- Active Calculus — Boelkins · §5.1 · CC-BY-NC-SA. Motivación de la sustitución como deshacer la regla de la cadena.
- APEX Calculus — Hartman et al. · §6.1 · CC-BY-NC. Procedimiento mecánico, ajuste de constante, integral definida con cambio de límites.
- OpenStax Calculus Volume 1 · §5.5 · CC-BY-NC-SA. Teorema formal, ejemplos con radicales y trigonometría, ejercicios de integral definida.