• Tidak ada hasil yang ditemukan

Integration Danang Mursita

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "Integration Danang Mursita"

Copied!
47
0
0

Teks penuh

(1)

Integration

(2)

• The Indefinite Integral

• The Definite Integral

• The Fundamental Theorem of Calculus

• Application of Integration : Area between two

curves

(3)

• Definition : A function F(x) is called an antiderivative

of a function f(x) if the derivative of F(x) is f(X) or F

‘(x) = f(x)

• Examples :

1. F(x) = x

2

+ 3  f(x) = 2x

2. F(x) = x

2

– 10  f(x) = 2x

3. F(x) = x

2

+ 15  f(x) = 2x

• If F ‘(x) = f(x) then the functions of the form F(x) + C

are antiderivative of f(x)

• The process for finding antiderivative is called

antidifferentiation

or

integration

.

• Notation :

The Indefinite Integral

(4)

Integration Formula

etc

....

....

C

x

sin

dx

x

cos

x

cos

x

sin

dx

d

.

3

2

1

 

...

r

x

dx

d

.

b

C

x

dx

x

dx

d

.

a

r

1

1

1

1

1

1

r

C

r

x

dx

x

r

r

(5)

Problems

dx

x

)

dx

x

)

dx

x

)

dx

x

sin

x

cos

)

dx

x

cos

x

sin

)

3

3 2

2

2

1

5

4

3

2

1

dx

x

x

)

dx

x

x

)

dx

)

dx

x

cos

x

sin

)

dx

x

cos

x

tan

x

sec

)

3

2

3 2

3

10

2

9

8

2

7

6

(6)

The Properties of Indefinite Integral

cf

(

x

)

dx

c

f

(

x

)

dx

)

1

f

(

x

)

g

(

x

)

dx

f

(

x

)

dx

g

(

x

)

dx

)

2

dx

x

x

x

sin

x

.

dx

x

x

.

dx

x

x

.

:

Examples

2

2

2

2

3

1

2

1

1

(7)

• Let y = (fog)(x). The derivative of y with respect

to x is y ‘ = (fog)’(x) = f ‘(g(x)) g’(x) [ The Chain

rule]

• If u = g(x) then the formula of integration is

Integration by Substitution

 

g

(

x

)

C

F

C

)

u

(

F

du

)

u

(

f

dx

dx

du

)

u

(

f

dx

'

u

)

u

(

f

(8)

Problems

 

dx

x

sin

x

cos

)

dx

x

cos

x

sin

)

dx

x

x

x

)

dx

x

x

cos

)

dx

x

x

)

2

2

2

2

2

5

4

1

2

1

3

1

2

1

2

1

 

 

dx

x

sec

x

)

dx

x

sin

)

dx

x

x

)

dx

x

cos

x

sin

)

dx

x

)

x

3

2

2

2

1

3

2

3

5

10

9

1

8

2

5

2

7

2

1

6

(9)

• How to find the area of a region D bounded

below by the x-axis, on the sides by the lines x = a

and x = b , and above by a curve y = f(x), where

f(x) is continuous on [a,b] and f(x) ≥ 0 for all x in

(a,b)

• D = { (x,y) | a ≤ x ≤ b, 0 ≤ y ≤ f(x) }

(10)

1. Divide [a,b] into n subintervals by choosing points x1,

x2, …,xn such that a < x1 < x2 < …< xn < b. These

points are said to form a partition of [a,b]. Let

x1,

x2, …,

xn are the length of the partition.

2. Choose the any point x1,x2,…,xn in subinterval and

we have a

Riemann sum

:

f(x1)

x1 + f(x2)

x2 + … + f(xn)

xn =

3. Increase n ( n 

) in such a way the length of the

partition approaches zero (

xk  0 ) and form the

limit

Steps : The Definite Integral

 

n

k

xk

k

x

f

1

 

 

n

k

n

n

k

xk

lim

0

1

f

x

k

xk

lim

1

f

x

k

xk

(11)

Illustration : The Definite Integral

y = f(x)

X

Y

b a

x

k

X

k-1

xk

(12)
(13)

• If a function f(x) is defined on [a,b], then the

Definite

Integral

of f(x) from a to b is defined to be (provided the

limit exits)

• If the limit exits then the function f(x) is said

integrable

on [a,b]

• The values a and b are called respectively

lower

and

upper limits of integration

and f(x) is called the

Integrand

.

Definition : The Definite Integral

 

 

n

k

n

n

k

xk

b

a

xk

k

x

f

lim

xk

k

x

f

lim

dx

)

x

(

f

1

1

0

(14)

• If f(x) is continuous on [a,b] and F(x) is

antiderivative of f(x) on [a,b] then

The First Fundamental Theorem

)

a

(

F

)

b

(

F

a

b

)

x

(

F

dx

)

x

(

f

b

a

 2

0

2

1

2

1

dx

x

cos

)

(

dx

x

)

(

:

Examples

(15)

The Properties of Definite Integral

) b ( g ) a ( g b a b c c a b a a b b a a a b a b a b a

du

)

u

(

f

dx

)

x

(

'

g

)

x

(

fog

)

(

dx

)

x

(

f

dx

)

x

(

f

dx

)

x

(

f

)

(

dx

)

x

(

f

dx

)

x

(

f

)

(

dx

)

x

(

f

)

(

dx

)

x

(

g

q

dx

)

x

(

f

p

dx

)

x

(

qg

)

x

(

f

p

)

(

5

4

3

0

2

1

(16)

Problems









   2 0 2 4 1 9 4 3 1 2

3

2

5

2

4

5

3

3

2

2

1

1

2 6 2 3

dx

x

)

(

dt

t

t

sin

)

(

dx

x

x

x

)

(

dx

x

x

)

(

dx

x

)

(

 

  4 4 0 0 2 3 1 2 2 1 2 2 1

2

3

7

2

10

9

7

4

2

8

8

7

2

6

dt

t

sin

t

cos

)

(

dt

t

sec

t

tan

)

(

dx

x

x

x

)

(

dx

x

x

)

(

dx

x

)

(

(17)

• Let f(x) is continuous on open interval I and a

I.

If G(x) is defined by

Then G’(x) = f(x) at each point x in interval I

The Second Fundamental Theorem

x

a

dt

)

t

(

f

)

x

(

G

 

v

(

x

)

v

'

(

x

)

f

 

u

(

x

)

u

'

(

x

)

f

)

x

(

'

G

dt

)

t

(

f

)

x

(

G

)

x

(

v

)

x

(

u

(18)

Problems

)

x

(

"

F

and

)

x

(

'

F

dt

t

sin

)

x

(

F

)

(

g

sin

increa

only

is

)

x

(

F

which

erval

int

open

find

)

b

(

value

imum

min

its

attains

)

x

(

F

where

x

find

)

a

(

x

dt

t

t

)

x

(

F

)

(

)

(

"

H

and

)

(

'

H

dt

t

t

cos

)

x

(

H

)

(

)

(

"

G

and

)

(

'

G

dt

t

)

x

(

G

)

(

x x x x x

3 2 2 0 2 0 2 2 2

4

7

3

3

0

0

3

2

2

2

1

3

1

(19)

• Let D is region that bounded below by the x-axis,

on the sides by the lines x = a and x = b , and

above by a curve y = f(x), where f(x) is continuous

on [a,b] and f(x) ≥ 0 for all x in (a,b) or D = { (x,y) |

a ≤ x ≤ b, 0 ≤ y ≤ f(x) }

• Then the area of D is

Area of Region (1)

b

a

dx

)

x

(

f

A

(20)

• Let D is region that bounded below by the x-axis,

on the sides by the lines x = a and x = b , and

above by a curve y = f(x), where f(x) is continuous

on [a,b] and f(x) ≤ 0 for all x in (a,b) or D = { (x,y) |

a ≤ x ≤ b, f(x) ≤ y ≤ 0 }

• Then the area of D is

Area of Region (2)

b

a

dx

)

x

(

f

A

(21)

• Find the area of region that bounded by the

curve y = sin x, x-axis, and on the sides by the

lines x = 0 and x = 3π/2

(22)

• Let D is region that bounded below by the line y

= c , on the sides by the y-axis and a curve x =

g(y), and above by the line y = d, where g(y) is

continuous on [c,d] and g(y) ≥ 0 for all y in (c,d) or

D = { (x,y) | 0 ≤ x ≤ g(y), c ≤ y ≤ d }

• Then the area of D is

Area of Region (3)

d

c

dy

)

y

(

g

A

(23)

• Let D is region that bounded below by the line y

= c , on the sides by the y-axis and a curve x =

g(y), and above by the line y = d, where g(y) is

continuous on [c,d] and g(y) ≤ 0 for all y in (c,d) or

D = { (x,y) | g(y) ≤ x ≤ 0, c ≤ y ≤ d }

• Then the area of D is

Area of Region (4)

d

c

dy

)

y

(

g

A

(24)

• Find the area of region that bounded by g(y) =

y

3

– 2y

2

– 3y , y-axis and on the sides by the

lines y = -1 and y = 4.

Example # 2

- 1/3 3 4

(25)

• Let D is region that bounded below by a curve y =

g(x), on the sides by the lines x = a and x = b , and

above by a curve y = f(x), where g(x) and f(x) are

continuous on [a,b] or D = { (x,y) | a ≤ x ≤ b, g(x) ≤

y ≤ f(x) }

• Then the area of D is

Area between two curves (1)

b

a

dx

)

x

(

g

)

x

(

f

A

(26)

• Let D is region that bounded below by the line y

= c , on the sides by a curve x = g(y) and a curve x

= f(y), and above by the line y = d, where g(y) and

f(y) are continuous on [c,d] and f(y) ≥ g(y) for all y

in (c,d) or D = { (x,y) | g(y) ≤ x ≤ f(y), c ≤ y ≤ d }

• Then the area of D is

Area between two curves (2)

d

c

dy

)

y

(

g

)

y

(

f

A

(27)

1. Find the area of the region enclosed by the

curves y = x

2

and y = 4x by integrating

a) With respect to x

b) With respect to y

2. Sketch the region enclosed by the curves and

find its area by any method

a) y = x

2

+ 4 and x + y = 6

b) y = x

3

, y = - x and y = 8

(28)

Sketch the region and find its area by any methods

1. y = x

3

– 4x, y = 0, x = 0, x = 2

2. x = y

2

– 4y, x = 0, y = 0, y = 4

3. x

2

= y, x = y – 2

4. y

2

= - x, y = x – 6, y = - 1, y = 4

5. y = x

3

– 2x

2

, y = 2x

2

– 3x, x = 0, x = 3

Problems

(29)

Menghitung volume benda putar

Metoda Cakram

(

x

,

y

)

|

a

x

b

,

0

y

f

(

x

)

D

a. Daerah diputar terhadap sumbu x

a b

f(x)

D

Benda putar

(30)

a b f(x)

D

x

Untuk menghitung volume benda putar gunakan pendekatan Iris , hampiri, jumlahkan dan ambil limitnya.

Jika irisan berbentuk persegi panjang dengan tinggi f(x) dan alas diputar terhadap sumbu x akan diperoleh suatu cakram lingkaran dengan tebal dan jari-jari f(x).

x

x

x

x

f

V

2

(

)

b a

dx

x

f

V

2

(

)

sehingga

x

f(x)

(31)

Contoh: Tentukan volume benda putar yang terjadi jika daerah D yang dibatasi oleh , sumbu x, dan garis x=2 diputar terhadap sumbu x

2

x

y

2 x y  2 x  2

x

Jika irisan diputar terhadap sumbu x akan diperoleh cakram dengan jari-jari

dan tebal 2

x

x

Sehingga

x

x

x

x

V

2 2 4

)

(

Volume benda putar

2 0 2 0 5 4

5

32

|

5

x

dx

x

V

 2 x

(32)

(

x

,

y

)

|

c

y

d

,

0

x

g

(

y

)

D

b. Daerah

diputar terhadap sumbu y

c d

x=g(y) D

Daerah D Benda putar

c d

(33)

Untuk menghitung volume benda putar gunakan pendekatan Iris , hampiri, jumlahkan dan ambil limitnya.

c d x=g(y) D y

Jika irisan berbentuk persegi panjang dengan tinggi g(y) dan alas diputar terhadap sumbu y akan diperoleh suatu cakram lingkaran dengan tebal dan Jari-jari g(y). y

y

y  ) ( y g sehingga

y

y

g

V

2

(

)

d c

dy

y

g

V

2

(

)

(34)

Contoh : Tentukan volume benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi oleh garis y = 4, dan sumbu y diputar terhadap sumbu y

2 x y 2 x y  4 y

Jika irisan dengan tinggi dan tebal diputar terhadap sumbu y akan diperoleh cakram dengan jari-jari dan tebal

y yy yy y y  Sehingga

y

y

y

y

V

2

)

(

Volume benda putar

4 0 4 0 2

8

|

2

ydy

y

V

y x  

(35)

7.2.2 Metoda Cincin

(

x

,

y

)

|

a

x

b

,

g

(

x

)

y

h

(

x

)

D

a. Daerah

diputar terhadap sumbu x

h(x) g(x) a b D Daerah D Benda putar

(36)

h(x)

g(x)

a x b D

Untuk menghitung volume benda putar gunakan pendekatan Iris , hampiri, jumlahkan dan ambil limitnya.

Jika irisan berbentuk persegi panjang

dengan tinggi h(x)-g(x) dan alas diputar terhadap sumbu x akan diperoleh suatu

cincin dengan tebal dan jari –jari luar h(x) dan jari-jari dalam g(x).

x

x

x

sehingga

x

x

g

x

h

V

(

2

(

)

2

(

))

b a

dx

x

g

x

h

V

(

2

(

)

2

(

))

h(x) g(x)

(37)

Contoh: Tentukan volume benda putar yang terjadi jika daerah D yang dibatasi oleh , sumbu x, dan garis x=2 diputar terhadap garis y=-1

2 x y  2 x yx2 y=-1 1 2 1 x D

Jika irisan diputar terhadap garis y=1 Akan diperoleh suatu cincin dengan Jari-jari dalam 1 dan jari-jari luar 2

1 x Sehingga

x

x

V

((

2

1

)

2

1

2

)

x

x

x

(

4

2

2

1

1

)

x

x

x

(

4

2

2

)

2 18615 3 16 5 32 2 0 3 3 2 5 5 1 2 4

)

(

)

|

(

2

x

x

dx

x

x

V

(38)

(

x

,

y

)

|

a

x

b

,

0

y

f

(

x

)

D

Metoda Kulit Tabung

Diketahui

f(x)

a b

D

Jika D diputar terhadap sumbu y diperoleh benda putar

Daerah D Benda putar

(39)

Untuk menghitung volume benda putar gunakan pendekatan Iris , hampiri, jumlahkan dan ambil limitnya.

f(x) a b D x

x

x

Jika irisan berbentuk persegi panjang

dengan tinggi f(x) dan alas serta berjarak x dari sumbu y diputar terhadap sumbu y akan diperoleh suatu kulit tabung dengan tinggi f(x), jari-jari x, dan tebal

x f(x) x

x

sehingga

x

x

f

x

V

2

(

)

b a

dx

x

xf

V

2

(

)

(40)

Contoh: Tentukan volume benda putar yang terjadi jika daerah D yang dibatasi oleh , sumbu x, dan garis x=2 diputar terhadap sumbu y

2 x y  2 x yx2 2 x D x

x

Jika irisan dengan tinggi ,tebal

dan berjarak x dari sumbu y diputar terhadap sumbu y akan diperoleh kulit tabung

dengan tinggi , tebal dan jari jari x 2

x

2

x

x

Sehingga

x

x

x

x

x

V

2 3

2

2

Volume benda putar

2 0 2 0 4 3

8

|

2

2

x

dx

x

V

(41)

Catatan :

-Metoda cakram/cincin

Irisan dibuat tegak lurus terhadap sumbu putar

- Metoda kulit tabung

Irisan dibuat sejajar dengan sumbu putar

Jika daerah dan sumbu putarnya sama maka perhitungan dengan menggunakan metoda cakram/cincin dan metoda kulit tabung akan menghasilkan hasil yang sama

Contoh Tentukan benda putar yang terjadi jika daerah D yang dibatasi Oleh parabola ,garis x = 2, dan sumbu x diputar terhadap

a. Garis y = 4 b. Garis x = 3

2 x y

(42)

a. Sumbu putar y = 4 (i) Metoda cincin

2 x y  2 D y=4 x

Jika irisan diputar terhadap garis y=4 akan diperoleh cincin dengan

Jari-jari dalam = rd  (4 x2) ) 4 (  x2 Jari-jari luar = 4

r

l

4

Sehingga

x

x

V

((

4

)

2

(

4

2

)

2

)

x

x

x

(

8

2 4

)

Volume benda putar

2 22415 5 32 3 64 2 0 5 5 1 3 3 8 4 2

)

(

|

)

(

)

8

(

x

x

dx

x

x

V

(43)

(ii) Metoda kulit tabung 2 x y  2 D y=4 y  y

Jika irisan diputar terhadap garis y=4 akan diperoleh kulit tabung dengan

Jari-jari = r = y  4 y  4 y  2 Tinggi = h = 2 y Tebal =

y

Sehingga

y

y

y

V

2

(

4

)(

2

)

y

y

y

y

y

2

(

8

4

2

)

Volume benda putar

    4 0 ) 2 4 8 ( 2 y y y y dy V

4 0 2 / 5 5 2 2 2 / 3 3 8

)

|

8

(

2

y

y

y

y

22415

(44)

b. Sumbu putar x=3 (i) Metoda cincin

2 x y  2 D y

x=3 Jika irisan diputar terhadap garis x=3 diperoleh cincin dengan

Jari-jari dalam = 1 1  d r Jari-jari luar = 3 y 3y y rl 3 Sehingga

y

y

V

((

3

)

2

(

1

)

2

)

y

y

y

(

8

6

)

Volume benda putar

dy

y

y

V

4 0

)

6

8

(

(

8

y

4

y

3/2

8

|

04

)

8

(45)

(ii) Metoda kulit tabung 2 x y  2 D x  x=3 x

Jika irisan diputar terhadap garis x=3 diperoleh kulit tabung dengan

Tinggi = h = 2

x

2 x Jari-jari = r = 3 3-x 3-x Tebal =

x

Sehingga

x

x

x

V

2

)

3

(

2

x

x

x

2

(

3

2 3

)

Volume benda putar

2 0 3 2

)

3

(

2

x

x

dx

V

2

(

x

3

14

x

4

)

|

02

2

(

8

4

)

8

(46)

Hitung volume benda putar dari daerah yang

terletak di kuadran pertama yang dibatasi oleh y

2

=

x

3

, garis y = 8 dan sumbu Y, bila diputar

mengelilingi

1. Sumbu Y

2. Sumbu X

3. Garis x = 4

4. Garis y = 8

Soal Latihan

(47)

Gambar

Illustration : The Definite Integral y = f(x) XY ba x kXk-1 xk

Referensi

Dokumen terkait

Jika digunakan metode kulit tabung, maka bentuk integral yang menyatakan volume benda putar tersebut adalah .... Daerah yang di arsir pada gambar di bawah ini diputar mengelilingi

Jika A diputar mengelilingi sumbu y, maka volume benda putar yang terjadi sama dengan ….. Jawablah pertanyaan di bawah ini

Ambillah kertas buku atau kertas fotokopi dan lipatlah sehingga saling menutupi bagian satu sama lainnya. Garis lipatannya disebut dengan sumbu simetri. Perhatikan contoh

Jika daerah yang diarsir diputar mengelilingi sumbu X, maka volum benda putar yang terjadi sama dengan … satuan

Benda putar yang sederhana dapat kita ambil contoh adalah tabung dengan besar.. volume adalah hasilkali luas alas ( luas lingkaran ) dan

Jika digunakan metode kulit tabung, maka bentuk integral yang menyatakan volume benda putar tersebut adalah ..... Latihan Penggunaan Integral

fi dan fii Mempuyai Tanda Sama Contoh 1 : Dengan menggunakan metoda Grafis dan bantuan perangkat lunak Matlab, tentukan akar dari persamaan 8.1 berikut