Soal 31.
Hasil dari \( \int 6x(2x-5)^3\,dx \) adalah ....
A. \( \dfrac{3}{20}(8x+5)(2x-5)^4 + C \)
B. \( \dfrac{3}{40}(8x+5)(2x-5)^4 + C \)
C. \( \dfrac{3}{40}(8x+5)(2x-5)^4 + C \)
D. \( \dfrac{3}{40}(5x+8)(2x-5)^4 + C \)
E. \( \dfrac{3}{20}(5x+8)(2x-5)^4 + C \)
Jawaban & Analisis
Strategi: karena ada bentuk \( (2x-5)^3 \), gunakan substitusi \( u=2x-5 \).
Langkah 1: Ambil \( u=2x-5 \Rightarrow du=2\,dx \Rightarrow dx=\dfrac{1}{2}du \).
Dari \( u=2x-5 \Rightarrow x=\dfrac{u+5}{2} \).
Langkah 2: Ubah integral ke \( u \).
\( \int 6x(2x-5)^3\,dx=\int 6\left(\dfrac{u+5}{2}\right)u^3\left(\dfrac{1}{2}\,du\right) \)
\( =\int \dfrac{6}{4}(u+5)u^3\,du=\int \dfrac{3}{2}(u^4+5u^3)\,du \)
Langkah 3: Integralkan per suku.
\( \int \dfrac{3}{2}(u^4+5u^3)\,du=\dfrac{3}{2}\left(\dfrac{u^5}{5}+5\cdot\dfrac{u^4}{4}\right)+C \)
\( =\dfrac{3}{10}u^5+\dfrac{15}{8}u^4+C \)
Langkah 4: Faktorkan agar mirip pilihan jawaban.
\( \dfrac{3}{10}u^5+\dfrac{15}{8}u^4=u^4\left(\dfrac{3}{10}u+\dfrac{15}{8}\right) \)
Samakan penyebut \( 40 \): \( \dfrac{3}{10}u=\dfrac{12u}{40} \) dan \( \dfrac{15}{8}=\dfrac{75}{40} \), sehingga
\( u^4\left(\dfrac{12u+75}{40}\right)=u^4\left(\dfrac{3(4u+25)}{40}\right)=\dfrac{3}{40}(4u+25)u^4 \)
Langkah 5: Kembalikan \( u=2x-5 \).
\( 4u+25=4(2x-5)+25=8x-20+25=8x+5 \)
Jadi hasilnya \( \dfrac{3}{40}(8x+5)(2x-5)^4+C \).
Jawaban: B yaitu \( \dfrac{3}{40}(8x+5)(2x-5)^4+C \).
Soal 32.
Nilai dari \( \int_{-3}^{-1}(4x^2-2x+1)\,dx \) = ....
A. \( 48 \)
B. \( 46\dfrac{1}{3} \)
C. \( 45 \)
D. \( 44\dfrac{2}{3} \)
E. \( 44 \)
Jawaban & Analisis
Langkah 1: Cari antiturunan \( F(x) \) dari \( 4x^2-2x+1 \).
\( \int (4x^2-2x+1)\,dx=\dfrac{4}{3}x^3-x^2+x+C \)
Langkah 2: Hitung \( F(-1) \) dan \( F(-3) \).
\( F(-1)=\dfrac{4}{3}(-1)^3-(-1)^2+(-1)= -\dfrac{4}{3}-1-1=-\dfrac{10}{3} \)
\( F(-3)=\dfrac{4}{3}(-3)^3-(-3)^2+(-3)=\dfrac{4}{3}(-27)-9-3=-36-12=-48 \)
Langkah 3: Terapkan teorema dasar kalkulus.
\( \int_{-3}^{-1}(4x^2-2x+1)\,dx=F(-1)-F(-3)=-\dfrac{10}{3}-(-48) \)
\( =-\dfrac{10}{3}+48=-\dfrac{10}{3}+\dfrac{144}{3}=\dfrac{134}{3}=44\dfrac{2}{3} \)
Jawaban: D yaitu \( 44\dfrac{2}{3} \).
Soal 33.
Hasil dari \( \int \sin^6 2x \cos 2x\,dx \) = ....
A. \( -\dfrac{1}{6}\sin^7 2x + C \)
B. \( -\dfrac{1}{12}\sin^7 2x + C \)
C. \( -\dfrac{1}{14}\sin^7 2x + C \)
D. \( \dfrac{1}{14}\sin^7 2x + C \)
E. \( \dfrac{1}{12}\sin^7 2x + C \)
Jawaban & Analisis
Strategi: karena ada \( \sin^6 2x \) dan turunan \( \sin 2x \) mengandung \( \cos 2x \), pakai substitusi.
Langkah 1: Ambil \( u=\sin 2x \Rightarrow du=2\cos 2x\,dx \Rightarrow \cos 2x\,dx=\dfrac{1}{2}du \).
Langkah 2: Ubah integral.
\( \int \sin^6 2x \cos 2x\,dx=\int u^6\left(\dfrac{1}{2}du\right)=\dfrac{1}{2}\int u^6\,du \)
Langkah 3: Integralkan.
\( \dfrac{1}{2}\int u^6\,du=\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{u^7}{7}+C=\dfrac{u^7}{14}+C \)
Langkah 4: Kembalikan \( u=\sin 2x \).
\( \dfrac{u^7}{14}+C=\dfrac{1}{14}\sin^7 2x + C \)
Jawaban: D yaitu \( \dfrac{1}{14}\sin^7 2x + C \).
Soal 34.
Hasil dari \( \int \dfrac{6x-9}{\sqrt{x^2-3x-5}}\,dx \) adalah ....
A. \( 2\sqrt{x^2-3x-5}+C \)
B. \( 3\sqrt{x^2-3x-5}+C \)
C. \( 6\sqrt{x^2-3x-5}+C \)
D. \( 9\sqrt{x^2-3x-5}+C \)
E. \( 18\sqrt{x^2-3x-5}+C \)
Jawaban & Analisis
Strategi: bentuk akar \( \sqrt{x^2-3x-5} \) cocok dengan substitusi \( u=x^2-3x-5 \).
Langkah 1: Ambil \( u=x^2-3x-5 \Rightarrow du=(2x-3)\,dx \).
Langkah 2: Samakan pembilang dengan \( (2x-3) \).
\( 6x-9=3(2x-3) \), maka
\( \int \dfrac{6x-9}{\sqrt{x^2-3x-5}}\,dx=\int \dfrac{3(2x-3)}{\sqrt{u}}\,dx=3\int \dfrac{du}{\sqrt{u}} \)
Langkah 3: Integralkan \( u^{-1/2} \).
\( 3\int u^{-1/2}\,du=3\cdot \dfrac{u^{1/2}}{1/2}+C=3\cdot 2\sqrt{u}+C=6\sqrt{u}+C \)
Langkah 4: Kembalikan \( u=x^2-3x-5 \).
Hasilnya \( 6\sqrt{x^2-3x-5}+C \).
Jawaban: C yaitu \( 6\sqrt{x^2-3x-5}+C \).
Soal 35.
Luas daerah yang dibatasi oleh kurva \( y=-x^2+2x+3 \), \( y=x^2-4x \), garis \( x=0 \), dan \( x=3 \) adalah ....
A. \( 6 \) satuan luas
B. \( 9 \) satuan luas
C. \( 12 \) satuan luas
D. \( 18 \) satuan luas
E. \( 27 \) satuan luas
Jawaban & Analisis
Langkah 1 (tentukan fungsi atas dan bawah): Pada selang \( 0 \le x \le 3 \), cek selisih kedua fungsi:
\( (-x^2+2x+3)-(x^2-4x)=-2x^2+6x+3 \)
Di \( x=0 \) selisih \( =3 \) (positif) dan di \( x=3 \) selisih \( =3 \) (positif), jadi \( y=-x^2+2x+3 \) berada di atas \( y=x^2-4x \) pada daerah yang diminta.
Langkah 2 (rumus luas daerah antar kurva):
\( L=\int_{0}^{3}\Big((\text{atas})-(\text{bawah})\Big)\,dx=\int_{0}^{3}(-2x^2+6x+3)\,dx \)
Langkah 3 (hitung integral):
\( \int(-2x^2+6x+3)\,dx=-2\cdot\dfrac{x^3}{3}+6\cdot\dfrac{x^2}{2}+3x=-\dfrac{2}{3}x^3+3x^2+3x \)
Langkah 4 (substitusi batas):
\( L=\left[-\dfrac{2}{3}x^3+3x^2+3x\right]_{0}^{3}=\left(-\dfrac{2}{3}\cdot 27+3\cdot 9+3\cdot 3\right)-0 \)
\( =(-18)+27+9=18 \)
Jawaban: D yaitu \( 18 \) satuan luas.