(7) integral tak tentu parsial-subtitusi · pdf filepada i memenuhi teorema nilai rata rata...
TRANSCRIPT
INTEGRAL TAK TENTU
(subtitusi – parsial)
Agustina Pradjaningsih, M.Si.
Jurusan Matematika FMIPA UNEJ
Untuk fungsi f yang terdefinisi
pada selang terbuka I, dpt
ditentukan fungsi F yg
memenuhi pada I.
Fungsi F ini dinamakan anti
turunan dari fungsi f pada
selang I.
)()(' xfxF
DEFINISI 1
Fungsi f(x)=sin 2x, mempunyai
beberapa anti turunan. Disini terdapat
tiga fungsi F yg memenuhi
pada R yaitu
Rx
)()(' xfxF
xxFxxFxxF 2
3
2
221
1 cos)( ,sin)( ,2cos)(
)(2sin)sin)((cos2)('
)(2sincossin2)('
)(2sin2)2sin()('
3
2
21
1
xfxxxxF
xfxxxxF
xfxxxF
karena
Maka F1, F2, dan F3 semuanya anti
turunan dari fungsi f pada R. Hubungan
antara ketiga anti turunan dari fungsi f
tersebut :
212
212
21 cossin2cos xxx
Hal diatas menyatakan bahwa anti
turunan tidak tunggal, yang berbeda
pada konstanta real.
TEOREMA 1
Misalkan fungsi f terdiferensialkan pada
selang terbuka I. Jika pada I, maka
f(x)=c.
0)(' xf
Bukti :
Tetapkan fungsi f yang diferensiabel
pada I memenuhi Teorema Nilai Rata Rata
(TNR) pada selang tertutup yang ujungnya x
dan x1 dengan
I1 x
Ix
1
1)()()('
xx
xfxfpf
Karena pada I, maka
Shg pada selang I berlaku
Ambil c=f(x1) maka f(x)=c, c konstanta
)()( 1xfxf
0)(' pf0)(' xf
Akibatnya terdapat p antara x dan x1
sedemikian sehingga
AKIBAT
Jika pada selang I maka
f(x) = g(x)+c, c konstanta real)(')(' xgxf
Bukti :
Karena pada I maka
pada I. Berdasarkan
Teorema 1 sehingga
f(x) = g(x)+c, c konstanta real
)(')(' xgxf
0)()'( xgf
c)()'( xgf
DEFINISI 2
)()(' xfxF
Anti diferensial dari fungsi f pada
selang I adalah fungsi y=F(x)+c
dengan pada I)()(' xfxF
Karena anti turunan dari suatu
fungsi tidak tunggal, maka terdapat
bentuk umum anti turunan dari
suatu fungsi pada selang I yang
dinamakan anti diferensial
Proses menentukan anti diferensial dari
fungsi f pada selang I dinamakan
integral tak tentu dari fungsi f pada
selang I dan ditulis dengan lambang
D
E
F
I
N
I
S
I
Integral Tak Tentu
c)()( xFdxxf
dengan
F anti turunan f pada I
integral tak tentu dari f dxxf )(
....dxLeibniz notasiadalah dipakai yang Notasi
turunananti tak tentuintegral
)()( rhadapturunan te
x
x
D
xfdxx fDx
anti turunan → mengintegralkan
dxx f )(
tanda integrasi Integran
Mengintegralkan integran → Integral tak tentu
NOTASI
)1,0( Cln
C
)0( Cln
)0( C)ln(
)0( Cln
)1(,C1
1
aaa
adxa
edxe
xx
xx
xx
x
dx
nn
xdxx
xx
xx
nn
Rumus Integrasi Dasar (1)
Ccsccotcsc
Csectansec
Ccotcsc
Ctansec
Csincos
Ccossin
2
2
x x dx x
x x dx x
x x dx
x x dx
x x dx
x - x dx
Rumus Integrasi Dasar (2)
Ccscarc
Csecarc
1
Carccos
Carcsin
1
Ccotarc
Carctan
1
2
2
2
x-
x
xx
dx
x-
x
x
dx
x-
x
x
dx
Rumus Integrasi Dasar (3)
TEOREMA 2
1. Faktor konstan dapat diletakkan diluar
tanda integral, yaitu jika k konstanta
maka dxxfkdxxkf )()(
2. Integral dari jumlah dua fungsi sama
dengan jumlah integral masing masing
fungsi.
dxxgdxxfdxxgxf )()())()((
dxxxxdxx
xx
dxx
xxdx
xx
dxxxxdx
dxxxdxx
dxxdx
xx
)32518( 10. 132
9.
834
8. 61
7.
)6720( 6. .5
)166( 4. .3
)42(.2 4.1
248
2
23
5
56
73
47234
2
45
32
Cari anti turunan F(x)+C untuk yang berikut
Contoh 1
C11
C
3434
.5
C32
66)166(.4
C5
3C
1.3
C442)42(.2
C44.1
34
34
45
45
23
22
33
32
2
35
33
32
32
xx-
xx
dxxdxxdxxx
xxx
dxxdxdxxdxxx
xxdxx
xxdxxdxdxx
xdx
C2
32
C232
)834(834
.8
C1
2
1
C2
1)6(
61.7
C22
)6720()6720( 6.
4
2
42
5
5
56
62
6273
73
3710
269472
xxx
xxx
dxxxdxx
xx
xx
xxdxxxdxxx
xxx
dxxxxdxxxx
C52)32518( .10
C1
3
C3
)32(132
9.
359248
2
12
2
2
23
xxxdxxxx
xxx
xxx
dxxxdxx
xx
Untuk mencari yang tdk dpt
langsung diperoleh dari sifat-sifat anti
derivatif dan rumus integrasi dasar yang
telah ada.
dxxf )(
INTEGRASI SUBTITUSI
mengubah variabel yang terdapat dibawah
tanda integral dengan suatu subtitute,
sehingga diperoleh integral dalam variabel
baru yang diharapkan lebih mudah daripada
integral yang diberikan.
Jika yang didefinisikan pada
suatu interval, mempunyai invers
dan fungsi-fungsi g dan g-1 keduanya
mempunyai derivatif yang kontinu pada
intervalnya masing-masing, dan f kontinu
pada interval dimana g-1 didefinisikan,
maka
)(tgx
)(1 xgt
dttgtgfdxxf )('))(()(
TEOREMA 3
BUKTI :
Teorema akan terbukti apabila dpt
diperlihatkan samanya derivatif terhadap x
dari fungsi ruas kiri dan fungsi ruas kanan
dalam kesamaan diatas. Jadi harus
diperlihatkan bahwa
Menurut definisi
dttgtgfdx
ddxxf
dx
d)('))(()(
)()( xfdxxfdx
d
Sedangkan menurut teori hitung diferensial
)())((
)('
1)('))((
1)('))((
)('))((
)('))(()('))((
xftgf
tgtgtgf
tgtgf
dx
dttgtgf
dx
dtdttgtgf
dt
ddttgtgf
dx
d
dtdx
Csin2Csin2
cos22coscos
2 Misal
21
21
21
x t
dttdttdxx
dtdxxt
Contoh 2
dxx21cosCarilah
dxx 9)52( Hitung
Contoh 3
C)52(20
1
C20
1
2
1
2)52( Jadi
252 Subtitusi
10
10
999
x
y
dyydy
ydxx
dxdyxy
dxx )1( Hitung 3 2
Contoh 4
C5
3
C1
C1
)1( Jadi
1 Subtitusi
35
35
33
32
32
35
33
32
3 23 2
u
uu
duudxudxx
dxduxu
dxxxx )3cos()32( Hitung 2
Contoh 5
C)3(sin
Csincos
)32()3cos(
)3cos()32( Jadi
)32(3 Subtitusi
2
2
2
2
xx
uudu
dxxxx
dxxxx
dxxduxxu
ARCUS TANGENS
Dalam daftar rumus dasar dipunyai rumus
Carctan1 2
xx
dx
Carctan1
Carctan1
)1( 2222
a
x
ay
aya
dya
xa
dx
Dengan subtitusi x = ay maka
Diperoleh
Carctan1
22
a
x
axa
dx
22222 )(2 py
dy
pbx
dx
cbxx
dx
Jika dimana diskriminan
maka f(x) definit positip dan
selalu dapat dibawa ke bentuk
Dengan jadi
cbxxxf 2)( 2
042 cbD
22)()( pbxxf
022 bcp
Dengan y=x+b, diperoleh
Carctan1
22
p
bx
pcbxx
dx
LOGARITMA
Cln xx
dx
Cln)(
)(' y
y
dydx
xg
xg
Dalam daftar rumus dasar dipunyai rumus
Dengan subtitusi y= g(x) jadi dy = g’(x)dx
Diperoleh
C)(ln)(
)(' xg
y
dydx
xg
xg
C3
1arctan
3
1
3)1(42.1
22
x
x
dx
xx
dx
c2
3arctan136ln
2
1
136
5
136
2
136
)62(
136
2)62(
136
)102(
136
52.
2
2
22
21
2
21
2
21
2
xxxdx
xx
x
xx
dxdx
xx
x
dxxx
xdx
xx
xdx
xx
x
Contoh 6
Rumus derivatif hasilkali dua fungsi dapat
ditulis
Jadi
Dengan subtitusi atau
Maka
Demikian juga
Sehingga
)(')()(')(')()( xfxgxgxfxgxf
dxxfxgdxxgxfdxxgxf )(')()(')(')()(
)(xfy )(1 yfx
)()()()(')( 1 xdfxgdyyfgdxxfxg
)()()(')( xdgxfdxxgxf
)()()()()()( xdfxgxdgxfxgxf
INTEGRASI PARSIAL
Kalau f(x) dan g(x) berturut-turut ditulis u
dan v maka hubungan itu menjadi
duvdvuvu duvvudvuatau
Hubungan terakhir ini disebut Rumus Integrasi Parsial
Hal yang harus diperhatikan dalam
pemakaian rumus integrasi parsial :
1. Cari bagian dv yang segera bisa diintegralkan
duv dvu 2. tidak lebih kompleks dari
TEOREMA 4
Jika fungsi u dan v keduanya
didefinisikan dalam interval yang sama dan
mempunyai derivatif yang kontinu, maka
berlaku
duvvudvu
Rumus ini sangat bermanfaat untuk
menentukan integral tak tentu dari fungsi
transenden.
dxxxxxxxxdxxx
xv
dxxxxdu
dxdv
xxu
)cos(sinsin sin
)cos(sinsin (a)
Ada 3 kemungkinan
Hasil dari integral lebih kompleks dari integral
awal maka pilihan ini diabaikan.
Contoh 7
Carilah dxxx sin
Hasil dari integral lebih kompleks dari integral awal
maka pilihan ini diabaikan.
dxxxxxdxxx
xv
dxxdu
dxxdv
xu
cossin sin
cos
sin (b)
2
212
21
2
21
Csincos
coscos sin
cos sin (c).
xxx
dxxxxdxxx
xv
dxdu
dxxdv
xu
dxxx lnCarilah
Contoh 8
Clnln
1ln
)(lnln
lnln
maka dan lnMisalkan
xxxdxxx
dxx
xxx
xdxxx
dxxxdxxx
xvxu
dxxxarctanCarilah
Contoh 9
C1ln2
1arctan
1
2
2
1arctan
1arctan
)(arctanarctanarctan
dan arctanMisalkan
2
2
2
xxx
dxx
xxx
x
dxxxx
xdxxxdxxx
xvxu
dxxex cosCarilah
Contoh 10
C)sin(cos2
1cos
cos)sin(cos
sinsincos
)(sincossincos
)(coscos)(coscos
maka,dan cosMisalkan
x xedxxe
dxxe x xe
dxxe xe xe
edx xedxxe xe
xdee xedxdxxe
evxu
xx
xx
xxx
xxxx
xxxx
x