Análisis 2023 Andalucia
Crecimiento de $f$ a partir de una primitiva y área con Barrow
EJERCICIO 3. (2,5 puntos)
Sabiendo que $F : \mathbb{R} \to \mathbb{R}$ definida por $F(x)=e^{x^2}$ es una primitiva de $f$.
a) [1,25 puntos] Comprueba que $f$ es creciente.
b) [1,25 puntos] Calcula el área del recinto limitado por la gráfica de la función $f$, el eje de abscisas y la recta $x=1$.
Paso 1
Expresar $f$ y estudiar el signo de $f'(x)$
**a) [1,25 puntos] Comprueba que $f$ es creciente.**
Como $F$ es una primitiva de $f$, se cumple
$$f(x)=F'(x).$$
Dado
$$F(x)=e^{x^2},$$
derivamos usando regla de la cadena:
$$(e^{x^2})'=e^{x^2}\cdot (x^2)'=e^{x^2}\cdot 2x.$$
Luego
$$\boxed{f(x)=2x e^{x^2}}.$$
Para ver si $f$ es creciente, estudiamos el signo de $f'(x)$.
Derivamos $f(x)=2x e^{x^2}$ (producto):
$$f'(x)=(2x)'e^{x^2}+2x(e^{x^2})'$$
$$f'(x)=2e^{x^2}+2x\cdot e^{x^2}\cdot 2x$$
$$f'(x)=2e^{x^2}+4x^2 e^{x^2}=2e^{x^2}(1+2x^2).$$
Como $e^{x^2}>0$ para todo $x$ y $1+2x^2>0$ para todo $x$,
$$f'(x)>0\ \forall x\in\mathbb{R}.$$
✅ **Resultado (apartado a):**
$$\boxed{f\text{ es creciente en }\mathbb{R}.}$$
Paso 2
Plantear el área: intersecciones y signo de $f$ en $[0,1]$
**b) [1,25 puntos] Calcula el área del recinto limitado por la gráfica de la función $f$, el eje de abscisas y la recta $x=1$.**
La función es
$$f(x)=2x e^{x^2}.$$
Cortes con el eje de abscisas ($y=0$):
$$2x e^{x^2}=0\ \Rightarrow\ x=0$$
(porque $e^{x^2}\ne 0$).
En el intervalo $[0,1]$ se cumple $x\ge 0$ y $e^{x^2}>0$, por tanto
$$f(x)\ge 0\ \text{en }[0,1].$$
Así, el recinto está entre $x=0$ y $x=1$, y el área es
$$A=\int_{0}^{1} f(x)\,dx=\int_{0}^{1} 2x e^{x^2}\,dx.$$
Paso 3
Aplicar Barrow usando la primitiva dada
Como $F(x)=e^{x^2}$ es una primitiva de $f$, se cumple
$$\int_{0}^{1} f(x)\,dx=\big[F(x)\big]_{0}^{1}=F(1)-F(0).$$
Calculamos:
$$F(1)=e^{1^2}=e,$$
$$F(0)=e^{0^2}=e^0=1.$$
Entonces:
$$A=F(1)-F(0)=e-1.$$
✅ **Resultado final:**
$$\boxed{A=e-1}$$