matemáticas

integral

An integral is a mathematical object that generalizes the concept of area under a curve.
6 fórmulas

Descripción

La integral definida ∫ₐᵇ f(x)dx da un número: el área del trapecio curvilíneo limitado por la gráfica de f(x), el eje x y las verticales x=a y x=b. Se define como el límite de las sumas integrales de Riemann: Σ f(ξᵢ)Δxᵢ cuando la longitud máxima de los segmentos de la partición tiende a cero. La integral indefinida es la familia de primitivas, es decir, funciones F tales que F'=f. La conexión la da la fórmula de Newton-Leibniz: ∫ₐᵇ f = F(b)−F(a).

Historia

Eudoxo (c. 370 a.C.) y Arquímedes (287–212 a.C.) usaron el método de exhaución, el análogo antiguo de la integración. En el siglo XVII, los trabajos independientes de Newton y Leibniz consolidaron la integral como la operación inversa del diferencial. Riemann en 1854 dio la primera definición formal, y a principios del siglo XX Henri Lebesgue construyó la integral basada en la medida, resolviendo problemas fundamentales de intercambio entre límites e integrales.

Cómo funciona

Teorema fundamental del cálculo: si f es continua en [a,b] y F es cualquier primitiva suya, entonces ∫ₐᵇ f(x)dx = F(b)−F(a). El cálculo se reduce a encontrar la primitiva. Técnicas: cambio de variable, integración por partes (derivada del producto), descomposición en fracciones simples. Para integrandos complejos se aplican métodos numéricos (regla del trapecio, de Simpson) o transformadas de Fourier/Laplace.

En la práctica

Cálculo de la distancia recorrida a partir de la gráfica de velocidad, del área de una figura compleja, predicción de la dosis de radiación acumulada en materiales: todo mediante la integral.

Dato curioso

El signo de la integral ∫ es una letra estilizada ſ (s larga), del latín summa, propuesto por Leibniz. A diferencia de la derivada, la integral suaviza la función: incluso una curva muy quebrada puede tener una función integral suave.

Concept graph →

Fórmulas

$$\cos i = \frac{b}{a}$$
Cosine of inclination angle equals minor axis divided by major axis.
Qué hay en la fórmula
ivariableinclination angle of the orbital plane — inclination angle radian
bvariableminor axis of the projected orbit — minor axis metre
avariablemajor axis of the projected orbit — major axis metre
cosoperadorcosine function — cosine function
\cosi=\frac{b}{a} · 2607.05963
$$N = \left\lceil \frac{A}{a} \right\rceil$$
Number of tiles needed to cover an area.
Qué hay en la fórmula
NvariableNumber of tiles needed — count
AvariableTotal area to cover — área square metre
avariableArea of one tile — área square metre
⌈ ⌉operadorRounds up to the nearest integer — ceiling function
n=\lceil\frac{δω_{90}}{ω_{fov}}\rceil · 2607.17284v1
$$T \approx \exp\left(-2\int_{z_1}^{z_2} \sqrt{\frac{2m}{\hbar^2}(V(z)-E)}\, dz\right)$$
Approximate quantum tunneling probability through a barrier.
Qué hay en la fórmula
Tvariabletunneling probability — transmission probability
z1variableleft turning point of the barrier — posición metre
z2variableright turning point of the barrier — posición metre
mvariablemass of the tunneling particle — masa kilogram
Vvariablepotential energy as a function of position — energía potencial joule
Evariableenergy of the particle — energía joule
ħconstantefundamental quantum of action divided by 2π — constante de Planck reducida = 1.054571817e-34 joule second
∫operadorsums the integrand over the interval — integral
√operadortakes the non-negative root — raíz cuadrada
expoperadorraises e to the given power — exponential
$$\int_{-\infty}^{\infty} \langle T_{\mu\nu} k^\mu k^\nu \rangle f(t) dt \ge -\frac{C}{t_0^4}$$
Negative energy flux is bounded by a quantum inequality.
Qué hay en la fórmula
T_{\mu\nu}variablestress-energy tensor — stress energy tensor joule per metre cubed
k^\muvariablenull vector — null vector
tvariabletime coordinate — tiempo second
f(t)variablesampling function — sampling function
Cvariabledimensionless constant — dimensionless constant
t_0variablecharacteristic timescale — tiempo second
\int_{-\infty}^{\infoperadorintegration over all time — integral
$$\mathrm{DM} = \int n_e \, dl$$
Integrated electron density along the line of sight.
Qué hay en la fórmula
DMvariableDispersion measure — medida de dispersión parsec per cubic centimetre
n_evariableElectron number density — densidad numérica de electrones per cubic metre
lvariablePath length along line of sight — longitud metre
∫operadorIntegration along the line of sight — integral
$$\kappa(\boldsymbol{\theta}) = \frac{3H_0^2\Omega_m}{2c^2} \int_0^{\chi} d\chi' \, \frac{q(\chi')}{a(\chi')} f_K(\chi') \delta(f_K(\chi')\boldsymbol{\theta}, \chi')$$
Convergence is a weighted integral of density contrast along the line of sight.
Qué hay en la fórmula
kappavariableweak lensing convergence — convergencia
thetavariableangular position on the sky — angular position radian
chivariablecomoving distance to the source — comoving distance metre
chi'variablecomoving distance along the line of sight — comoving distance metre
qvariablelensing efficiency function — lensing efficiency
avariablescale factor — factor de escala
f_Kvariablecomoving angular diameter distance — comoving angular diameter distance metre
deltavariablematter density contrast — contraste de densidad
H_0constantecurrent expansion rate of the universe — constante de Hubble = 2.2e-18 per second
Omega_mconstanteratio of matter density to critical density today — matter density parameter = 0.315
cconstantespeed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
∫operadorsummation over infinitesimal elements — integral

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