INTEGRAL TAK WAJAR
- Dapatkan link
- X
- Aplikasi Lainnya
Sebelum membahas konsep tentang integral tak wajar, marilah kita ingat kembali teorema dasar kalkulus pada integral tertentu
Teorea
Misal `f(x)` adalah fungsi yang kontinu dan terintegralkan pada `I=\[a,b\],` dan `F(x)` sebarang antiturunan pada `I`, maka
`\int_a^bf(x)dx=\left[F(x)\right]_a^b=F(b)-F(a)`
Contoh:
1. `\int_2^4(1-x)dx=\left[x-\frac1 2x^2\right]_2^4`
`=` `(4-\frac1 2.16)-(2-\frac1 2 4)`
`=` `-4-0`
`=` 4`
2. `\int_1^2\frac{dx}{1+x}=\left[In\|1+x\|\]_1^2`
`=` `In(1+2)-In(1+1)`
`=` `In 3-In 2`
3. `\int_1^2\frac{dx}{\sqrt{1+x}}`, tidak dapat diselesaikan dengan teorem di atas karena integran
`f(x)=\frac1{\sqrt{1-x}}` tidak terdefinisi pada `x=1`
4. `\int_{-1}^1\frac{dx}x`, tidak dapat diselesaikan dengan teorema di atas, karena integran `f(x)=\frac1x` tidak terdefinisi di `x=0`
Dengan demikian tidak semua integral fungsi dapat diselesaikan dengan teorema dasar kalkulus. Persoalan-persoalan integral seperti pada contoh 3 dan 4 dikategorikan sebagai integral tidak wajar.
Bentuk `\int_a^bf(x)dx` disebut Integral Tidak Wajar jika:
a. Integran `f(x)` mempunyai sekurang-kurangnya satu titik yang tidak kontinu (diskontinu)di `\[a,b\]`, sehingga mengakibatkan `f(x)` tidak terdefinisi di titik tersebut. Pada kasus ini teorema dasar kalkulus `\int_a^bf(x)dx=F(b)-F(a)` tidak berlaku lagi
Contoh:
1. `\int_0^4\frac{dx}{4-x},f(x)` tidak kontinu di batas atas `x=4` atau `f(x)` kontinu di `\(0,4\]`
2. `\int_1^2\frac{dx}{\sqrt{x-1}},f(x)` tidak kontinu di batas bawah `x=` atau `f(x)` kontinu di `\(1,2\]`
3. `\int_0^4\frac{dx}{(2-x)}^{\frac2 3},f(x)` tidak kontinu di `x=2\in\[0,4\]` atau `f(x)` kontinu di
`\[0,2\9)\cup\(2,4\]`
b. Batas integrasinya paling sedikit memuat satu tanda tak hingga
1) `\int_0^\infty\frac{dx}{x^2+4}` , integran `f(x)` memuat batas atas di `x=\infty`
2) `\int_{-\infty}^0e^{2x}dx`, integran `f(x)` memuat batas bawah di `x=-\infty`
3) `\int_{-\infty}^\infty\frac{dx}{1+4x^2}` , integran `f(x)` memuat batas atas di `x=\infty` dan batas bawah di `x=-\infty`
Pada contoh `a(1,2,3)` adalah integral tak wajar dengan integran `f(x)` tidak kontinu dalam batas-batas pengintegralan ,sedangkan pada contoh `b(12,3)` adalah integral tak wajar integran `f(x)` mempunyai batas di tak hingga `\infty` .
Integral tak wajar selesaiannya dibedakan menjadi integral tak wajar dengan integrn tidak kontinu integral tak wajar dengan batas integrasi di tak hingga.
3.2 Integral tak wajar dengan integran diskontinu
a. `f(x)` di [a,b) dan tidak kontinu di `x=b`
Karena `f(x)` tidak kontinu di `x=b` , maka sesuai dengan syarat dan definisi integral tertentu integran harus ditunjukkan kontinu di `x=b-\varepsilon(\varepsilon\rightarrow0^+)`, sehingga
`\int_a^bf(x)dx=\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}\int_a^{b-\varepsilon}f(x)dx`
Karena batas atas `x=b-\varepsilon(x\rightarrow b^-)`, maka `\int_a^bf(x)dx=\lim_{t\rightarrow b^-}\int_a^tf(x)dx`
Perhatikan contoh dibawah ini
`\int_0^4\frac{dx}{\sqrt{4-x}}=\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}\int_0^{4-\varepsilon}\frac{dx}{\sqrt{4-x}}f(x)`
`=` `\[\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}-2\sqrt{4-x}\]_0^{4-\varepsilon}`
`=` `-2\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}\left\lfloor\sqrt{4-(4-\varepsilon)}-\sqrt{(4-0)}\right\rfloor`
`=` `-2(\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}\sqrt\varepsilon-\sqrt4`
`=` `-2(0-2)`
`=` `4`
b. `f(x)` di (a,b] dan tidak kontinu di `x=a`
f(x) tidak kontinu di x=a,maka sesuai dengan syarat dan definisi integral tertentu integrannya harus ditunjukkan kontinu di `x=a+\varepsilon(\varepsilon\rightarrow0^+)`,sehingga
`\int_a^bf(x)dx=\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}\int_{a+\varepsilon}^bf(x)dx`
Perhatikan contoh berikut
`\int_3^4\frac{3dx}{\sqrt{x-3}}=\lim_{t\rightarrow3^+}\int_t^4\frac{3dx}{\sqrt{x-3}}`
`=``\lim_{t\rightarrow3^+}\left[3(2)\sqrt{x-3}\right]_t^4`
`=` `\lim_{t\rightarrow3^+}\left\lfloor6\sqrt{4-3}-6\sqrt{t-3}\rfloor`
`=` `6(1)-6(0)`
`=` `6`
c. f(x) kontinu di `\left[a,c)\cup(c,b\right]` dan tidak kontinu di `x=c`
Karena f(x) tidak terdefinisi di `x=c` ,maka sesuai dengan syarat dan deinisi integral tertentu integrannya harus ditunjukkan kontinu `x=c+\varepsilon\ dan\ x=c \varepsilon(\varepsilon\rightarrow0^+)` sehingga
`\int_a^bf(x)dx=\int_a^cf(x)dx+\int_c^bf(x)dx`
`=` `\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}\int_a^{c-\varepsilon}f(x)dx+\underset{\varepsilon\rightarrow0^+}{L\im}\int_{c-\varepsilon}^bf(x)`
Perhatikan contoh berikut
`\int_{-1}^1\frac{dx}{x^4},f(x)` diskontinu di `x=0,` sehingga diperoleh:
`\int_{-1}^1\frac{dx}{x^4}=\int_{-1}^0\frac{dx}{x^4}+\int_0^1\frac{dx}{x^4}`
`=` `\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}\int_{-1}^{0-\varepsilon}\frac{dx}{x^4}+lim\int_{0+\varepsilon}^1\frac{dx}{x^4}`
`=` `\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}\left[\frac{-1}{3x^2}\right]_{-1}^{0-\varepsilon}+\lim_{\varepsilon\rightarrow0^+}\left[\frac{-1}{3x^2}\right]_{0+\varepsilon}^8`
`=` tidak berarti karena memuat bentuk `\frac1 0`
3.3 Integral tak wajar dengan batas tak hingga
Bentuk integral tak wajar dengan batas tak hingga jika sekurang-kurangnya batas-batas integrasinya memuat tak hingga. Selesaiannya berbeda dengan integral tak wajar yang integrannya tidak kontinu di salah satu batas intergrasinya.
a. Intergral tak wajar dengan batas atas `x = \infty`
Selesaiannya cukup dengan mengganti batas atas dengan sebarang variable dimana variable tersebut mendekati tak hingga. Dengan demikian integral tak wajar dengan batas atas tak hingga mempunyai selesaian berbentuk.
Contoh:
`\int_1^\infty\frac{dx}{x^2}=\lim_{t\rightarrow\infty}\int_1^t\frac{dx}{x^2}`
`=` `\lim_{t\rightarrow\infty}\left[-\frac1x\right]_1^t`
`=` `\lim_{t\rightarrow\infty}\left[-\frac1t+1\right]_1^t`
`=` `1`
b. Integral tak wajar dengan batas bawah di `x = -\infty`
Selesaiannya cukup dengan mengganti batas bawah dengan sebarang variable dimana variable tersebut mendekati (negative) tak hingga. Dengan demikian integral tak wajar dengan batas bawah tak hingga mempunyai selesaian:
Contoh:
`\int_{-\infty}^0e^{2x}dx=\lim_{t\rightarrow-\infty}\left[\frac12e^{2x}\right]_t^0`
`=` `\lim_{t\rightarrow-\infty}\left[\frac1 2.1-\frac1 2e^{2t}\right]`
`=` `\frac1 2-0`
`=` `\frac1 2`
c. Integral tak wajar batas atas `x= \infty` dan batas bawah di `x = -\infty`
Contoh:
`\int_{-\infty}^\infty\frac{dx}{1+4x^2}=\int_{-\infty}^0\frac{dx}{1+4x^2}+\int_0^\infty\frac{dx}{1+4x^2}`
`=` `\lim_{t\rightarrow-\infty}\left[arctg4x\right]_t^0+\lim_{t\rightarrow\infty}\left[arctg4x\right]_0^t`
`=` `\frac{\pi}2`
Sekian dan terimakasih...
- Dapatkan link
- X
- Aplikasi Lainnya
Komentar
Posting Komentar