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Cálculo Integral · 2.º Teorema fundamental del cálculo

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Teorema fundamental del cálculo

✦ El teorema fundamental del cálculo une las dos mitades del cálculo: derivar e integrar son operaciones inversas, y eso permite calcular áreas exactas hallando una primitiva · Cálculo Integral · Matemáticas · en 9 minutos

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Objetivo: Enunciar y aplicar el teorema fundamental del cálculo, conectando derivada e integral para evaluar integrales definidas.

9 min Cálculo Integral · Matemáticas 18–30 años
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Teorema fundamental del cálculo

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Teorema fundamental del cálculo

Diagrama de calculo integral: area bajo la curva entre dos puntos con simbolo de integracion.
El calculo integral: antiderivadas, tecnicas de integracion y aplicaciones.

Mapa conceptual

  • Calculo Integral
    • Antiderivadas
      • Integral indefinida
      • Constante C
      • Regla de potencia
    • Tecnicas
      • Sustitucion u
      • Partes
      • Fracciones parciales
    • Integral definida
      • Area bajo curva
      • Teorema FTC
      • Valor medio
    • Impropia
      • Limites infinitos
      • Discontinuidad
      • Convergencia
    • Multivariable
      • Jacobiano
      • Hessiano
      • Taylor

La idea central

El teorema fundamental dice que para calcular la integral definida de una función basta encontrar una primitiva y restar sus valores en los extremos. Es decir: el área acumulada bajo la curva se obtiene evaluando cualquier antiderivada en los límites, sin sumar infinitas franjitas.

Primera parte: acumular y derivar

Si defines una función como el área bajo f desde un punto fijo hasta x, entonces la derivada de esa función-área es exactamente f. Al incrementar x, el área crece a un ritmo igual a la altura de f en ese punto. Derivar la acumulación devuelve el integrando: son inversas.

Segunda parte: evaluar por primitivas

Para calcular la integral definida de a a b, toma cualquier primitiva F de f y calcula F de b menos F de a. Ese corchete evaluado en los extremos es la receta práctica. Reduce un problema de suma infinita a una resta de dos números.

Notación del corchete

Se escribe F de x entre corchetes de a a b, igual a F de b menos F de a. La integral definida de f equals esa resta cuando F igual f. Es el «Barrow»: la integral definida como diferencia de una primitiva en los bordes.

Un ejemplo completo

Integral de x de 0 a 2. Una primitiva de x es x al cuadrado entre 2. Evaluada de 0 a 2: (4 entre 2) menos (0 entre 2) igual 2. El área bajo la recta y igual x entre 0 y 2 es un triángulo de área 2: cuadra perfecto.

Integral con signo

La integral definida no es siempre área geométrica: cuenta área con signo. Donde la función va por debajo del eje, la aportación es negativa. Así, la integral mide «saldo» de áreas, lo cual es esencial en física (un desplazamiento puede ser negativo).

El puente: una primitiva convierte un área en una resta.
ConceptoQué esPara qué sirve
Primitiva Ffunción cuya derivada es fpunto de partida del método
Corchete de a a bF de b menos F de avalor de la integral definida
Integral definidaárea con signo entre a y bnúmero concreto
Integral indefinidafamilia F más Cantes de fijar límites

Para calcular la integral definida de f de a a b usando el teorema fundamental, ¿qué necesitas?

Por qué es «fundamental»

Une lo geométrico (área) con lo analítico (derivada). Sin él, integrar sería una suma infinita cada vez. Con él, el cálculo de áreas se vuelve algebraico: hallar F y restar. Es la razón de que el cálculo funcione como lo usas.

Función de acumulacion

El teorema también define funciones que «acumulan» una cantidad: la energía consumida hasta el tiempo t, el agua acumulada. Su derivada es el ritmo de llegada f. Es el modelo de toda variable que se va sumando con el tiempo.

Cuando no hay primitiva elemental

Algunas funciones (como e a menos x al cuadrado) tienen integral pero no primitiva expresable con fórmulas elementales. Ahí el teorema sigue siendo cierto, pero el valor se calcula numéricamente. Importante: existir y no saber escribirse son cosas distintas.

Errores frecuentes

  • Olvidar restar el límite inferior: la integral es F(b) menos F(a), no solo F(b).
  • Usar la primitiva sin comprobar que deriva a f.
  • Tratar la integral definida como si fuera una función (es un número).

Según el teorema fundamental, derivar una integral con límite variable devuelve el integrando.

En datos y probabilidad

Una densidad de probabilidad se integra para obtener probabilidades: el área bajo la curva entre dos valores. El teorema fundamental es lo que permite pasar de la densidad (ritmo) a la distribución acumulada (total), algo que verás en estadística.

Ordena los pasos para evaluar un área por el teorema fundamental:

Arrastra cada ficha a su categoría (o tócala y luego toca la categoría). También puedes usar el teclado.

Video complementario
Recurso audiovisual para reforzar los conceptos.

Explica con tus palabras por qué el teorema fundamental hace que calcular áreas sea «restar» en vez de «sumar infinitas cosas». Da un ejemplo con una recta sencilla.

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