∫IntegralPasoEnglish
Regiones y orden

Dobles y triples

Material del proyecto IntegralPaso. Condiciones y límites indicados en cada guía; revisión docente externa pendiente.

∫cd∫a(y)b(y)f(x,y) dx dy\int_c^d\int_{a(y)}^{b(y)} f(x,y)\,dx\,dy

Describe primero la región. En la integral interior, la variable exterior se trata como constante. Integra de dentro hacia fuera y sustituye límites en cada etapa. Cambiar el orden requiere describir de nuevo la misma región; no basta con intercambiar dx y dy. En casos regulares se aplica Fubini, pero hay condiciones de integrabilidad.

Error frecuente

Un límite interior puede depender de variables exteriores; un límite exterior no puede depender de una variable ya integrada.

Ejemplo resuelto

∫01∫01−y(x+y) dx dy\int\limits_{0}^{1}\int\limits_{0}^{1 - y} \left(x + y\right)\, dx\, dy
  1. Identificamos el integrando, las variables y el orden. En una integral múltiple empezamos por la integral más interior.

    ∫01∫01−y(x+y) dx dy\int\limits_{0}^{1}\int\limits_{0}^{1 - y} \left(x + y\right)\, dx\, dy
  2. Integramos respecto a x. Las otras variables se tratan como constantes en esta etapa.

    ∫(x+y) dx\int \left(x + y\right)\, dx
  3. Separamos la suma. La integral de una suma es la suma de sus integrales.

    ∫(x+y) dx=∫x dx+∫y dx\int \left(x + y\right)\, dx = \int x\, dx + \int y\, dx
  4. Aplicamos la regla de potencias: sumamos 1 al exponente y dividimos por ese nuevo exponente. Se requiere n ≠ −1.

    ∫x dx=x22\int x\, dx = \frac{x^{2}}{2}
  5. Una constante se integra multiplicándola por la variable.

    ∫y dx=xy\int y\, dx = x y
  6. Reunimos los resultados de los subpasos y simplificamos.

    ∫(x+y) dx=x22+xy\int \left(x + y\right)\, dx = \frac{x^{2}}{2} + x y
  7. Comprobamos esta primitiva derivándola: recuperamos exactamente el integrando de esta etapa.

    x+y=x+yx + y = x + y
  8. Sustituimos primero el límite superior y después el inferior. Conservamos los paréntesis al restar.

    F(1−y)−F(0)=y(1−y)+(1−y)22−(0)F(1 - y)-F(0) = y \left(1 - y\right) + \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2} - \left(0\right)
  9. Aplicamos los límites: valor superior menos valor inferior. Si hay singularidades o límites infinitos, el motor evalúa la integral como impropia.

    [x22+xy]01−y=y(1−y)+(1−y)22\left[\frac{x^{2}}{2} + x y\right]_{0}^{1 - y} = y \left(1 - y\right) + \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2}
  10. Integramos respecto a y. Las otras variables se tratan como constantes en esta etapa.

    ∫(y(1−y)+(1−y)22) dy\int \left(y \left(1 - y\right) + \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2}\right)\, dy
  11. Separamos la suma. La integral de una suma es la suma de sus integrales.

    ∫(y(1−y)+(1−y)22) dy=∫(1−y)22 dy+∫y(1−y) dy\int \left(y \left(1 - y\right) + \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2}\right)\, dy = \int \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2}\, dy + \int y \left(1 - y\right)\, dy
  12. Hacemos un cambio de variable y reemplazamos también el diferencial; ambos deben cambiar juntos.

    u=−y,du=−1 dyu = - y,\quad du = -1\,dy
  13. Separamos la suma. La integral de una suma es la suma de sus integrales.

    ∫(u2+u) du=∫u2 du+∫u du\int \left(u^{2} + u\right)\, du = \int u^{2}\, du + \int u\, du
  14. Aplicamos la regla de potencias: sumamos 1 al exponente y dividimos por ese nuevo exponente. Se requiere n ≠ −1.

    ∫u2 du=u33\int u^{2}\, du = \frac{u^{3}}{3}
  15. Aplicamos la regla de potencias: sumamos 1 al exponente y dividimos por ese nuevo exponente. Se requiere n ≠ −1.

    ∫u du=u22\int u\, du = \frac{u^{2}}{2}
  16. Reunimos los resultados de los subpasos y simplificamos.

    ∫(u2+u) du=u33+u22\int \left(u^{2} + u\right)\, du = \frac{u^{3}}{3} + \frac{u^{2}}{2}
  17. Una vez integrada la expresión en u, volvemos a la variable original.

    ∫y(1−y) dy=−y33+y22\int y \left(1 - y\right)\, dy = - \frac{y^{3}}{3} + \frac{y^{2}}{2}
  18. Sacamos el factor constante: no depende de la variable de integración.

    ∫(1−y)22 dy=−(1−y)36\int \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2}\, dy = - \frac{\left(1 - y\right)^{3}}{6}
  19. Hacemos un cambio de variable y reemplazamos también el diferencial; ambos deben cambiar juntos.

    u=1−y,du=−1 dyu = 1 - y,\quad du = -1\,dy
  20. Sacamos el factor constante: no depende de la variable de integración.

    ∫(−u2) du=−u33\int \left(- u^{2}\right)\, du = - \frac{u^{3}}{3}
  21. Aplicamos la regla de potencias: sumamos 1 al exponente y dividimos por ese nuevo exponente. Se requiere n ≠ −1.

    ∫u2 du=u33\int u^{2}\, du = \frac{u^{3}}{3}
  22. Reunimos los resultados de los subpasos y simplificamos.

    ∫(−u2) du=−u33\int \left(- u^{2}\right)\, du = - \frac{u^{3}}{3}
  23. Una vez integrada la expresión en u, volvemos a la variable original.

    ∫(1−y)2 dy=−(1−y)33\int \left(1 - y\right)^{2}\, dy = - \frac{\left(1 - y\right)^{3}}{3}
  24. Reunimos los resultados de los subpasos y simplificamos.

    ∫(1−y)22 dy=−(1−y)36\int \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2}\, dy = - \frac{\left(1 - y\right)^{3}}{6}
  25. Reunimos los resultados de los subpasos y simplificamos.

    ∫(y(1−y)+(1−y)22) dy=−y33+y22−(1−y)36\int \left(y \left(1 - y\right) + \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2}\right)\, dy = - \frac{y^{3}}{3} + \frac{y^{2}}{2} - \frac{\left(1 - y\right)^{3}}{6}
  26. Comprobamos esta primitiva derivándola: recuperamos exactamente el integrando de esta etapa.

    −y2+y+(1−y)22=y(1−y)+(1−y)22- y^{2} + y + \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2} = y \left(1 - y\right) + \frac{\left(1 - y\right)^{2}}{2}
  27. Sustituimos primero el límite superior y después el inferior. Conservamos los paréntesis al restar.

    F(1)−F(0)=16−(−16)F(1)-F(0) = \frac{1}{6} - \left(- \frac{1}{6}\right)
  28. Aplicamos los límites: valor superior menos valor inferior. Si hay singularidades o límites infinitos, el motor evalúa la integral como impropia.

    [−y33+y22−(1−y)36]01=13\left[- \frac{y^{3}}{3} + \frac{y^{2}}{2} - \frac{\left(1 - y\right)^{3}}{6}\right]_{0}^{1} = \frac{1}{3}
  29. El resultado corresponde a los límites y al orden de integración indicados.

    13\frac{1}{3}
Resultado13\frac{1}{3}
Practicar este método