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lunes, 15 de febrero de 2021

Primer Teorema Fundamental del Cálculo

Primer teorema fundamental del cálculo

Dada una función f(x) continua -- siendo continua es integrable -- en el intervalo \left[a,b\right], la función integral ( o función primitiva de f(x) )

\displaystyle F(x)=\int_{a}^{x} \, f(t)\,dt

cumple que

F^{'}(x)=f(x)

Observación:
  . No todas las funciones tienen primitiva
  . Toda función continua tiene primitiva

Demostración:
Según la definición analítica de derivada de una función, podemos escribir
\displaystyle F'(x)=\lim_{\Delta x \rightarrow 0}\Big( \dfrac{F(x+\Delta x) - F(x)}{\Delta x}\Big)


Estudiemos el cociente incremental que representa el argumento del límite que define la derivada de F'(x), teniendo en cuenta la hipótesis del teorema:
\displaystyle \dfrac{ \int_{a}^{x + \Delta x} \, f(x)dx - \int_{a}^{x}\, f(x)dx }{\Delta x} = \dfrac{\int_{a}^{\Delta x}\,f(x)dx }{\Delta x}

Ahora bien, el numerador de esta expresión está acotado entre
f(x) \, \Delta x \quad \text{y} \quad f(x + \Delta x) \, \Delta x

y estas cotas respresentan las áreas de los rectángulos, que son respectivament, menor y mayor que él área por debajo del trozo de curva que da significado significado geométrico de la integral, es claro que, al pasar al límite cuando \Delta x \rightarrow 0, se obtiene F'(x) = f(x)

\square

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