Iii CAL1 • Integrales

CALC_BEE_365

MIT Integration Bee 2026

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Enunciado

Calcular el valor de la siguiente integral definida:
$$ \int_{-\pi}^{\pi} \sin^{2025}(x) \cos^{2026}(x) \, dx $$

Solución Paso a Paso

1. Identificación de datos y propiedades:
Observamos que la integral está definida en un intervalo simétrico respecto al origen $[-a, a]$, donde $a = \pi$. En estos casos, es fundamental analizar la paridad de la función integrando $f(x)$.

2. Análisis de paridad:
Sea $f(x) = \sin^{2025}(x) \cos^{2026}(x)$. Evaluamos $f(-x)$:
$$ \begin{aligned} f(-x) &= \sin^{2025}(-x) \cos^{2026}(-x) \\ &= [\sin(-x)]^{2025} [\cos(-x)]^{2026} \end{aligned} $$
Sabemos por identidades de ángulos negativos que $\sin(-x) = -\sin(x)$ y $\cos(-x) = \cos(x)$. Sustituyendo:
$$ \begin{aligned} f(-x) &= [-\sin(x)]^{2025} [\cos(x)]^{2026} \\ &= (-1)^{2025} \sin^{2025}(x) \cos^{2026}(x) \\ &= - \sin^{2025}(x) \cos^{2026}(x) \\ &= -f(x) \end{aligned} $$
Como $f(-x) = -f(x)$, la función es impar.

3. Aplicación de la propiedad de integrales:
Para cualquier función impar continua en un intervalo $[-a, a]$, se cumple que:
$$ \int_{-a}^{a} f(x) \, dx = 0 $$

4. Resultado final:
Dado que el integrando es una función impar y el intervalo es simétrico, el valor de la integral es:
$$ \boxed{0} $$

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