Soal dan Pembahasan – Integral Tentu

Berikut ini merupakan soal dan pembahasan mengenai perhitungan integral tentu beserta penerapan sifat-sifat integral dasar. Semoga bermanfaat.

Quote by Isaac Newton

Dalam sains, kami seperti anak-anak yang mengumpulkan kerikil di pantai pengetahuan, sementara lautan luas yang tidak diketahui terbentang di hadapan kami.

Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Integral dengan Metode Substitusi Aljabar dan Trigonometri

Integral Fungsi Aljabar

Soal Nomor 1
Nilai dari $\displaystyle \int_{-1}^2 (x^2-3)~\text{d}x$ sama dengan $\cdots \cdot$
A. $-12$                  C. $0$                   E. $12$
B. $-6$                    D. $6$

Pembahasan

Dengan menggunakan aturan integral dasar beserta definisi integral tentu, diperoleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-1}^2 (x^2-3)~\text{d}x & = \left[\dfrac13x^3-3x\right]_{-1}^2 \\ & = \left(\dfrac13(2)^3-3(2)\right)-\left(\dfrac13(-1)^3-3(-1)\right) \\ & = \left(\dfrac83-6\right)-\left(-\dfrac13+3\right) \\ & = \dfrac83+\dfrac13-6-3 \\ & = \dfrac93-9=-6 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_{-1}^2 (x^2-3)~\text{d}x = -6}$
(Jawaban B)

[collapse]

Soal Nomor 2
Nilai dari $\displaystyle \int_{-1}^1 (-x^3+2x-1)^2~\text{d}x$ sama dengan $\cdots \cdot$
A. $\dfrac{332}{105}$                   D. $\dfrac{372}{105}$
B. $\dfrac{342}{105}$                   E. $\dfrac{392}{105}$
C. $\dfrac{352}{105}$

Pembahasan

Jabarkan terlebih dahulu bentuk $(-x^3+2x-1)^2$ menggunakan $(a+b)^2 = a^2+2ab+b^2$, yang dalam hal ini $a = -x^3$ dan $b = 2x-1$.
$\begin{aligned} & (-x^3+2x-1)^2 \\ & = (-x^3)^2+2(-x^3)(2x-1)+(2x-1)^2 \\ & = x^6-4x^4+2x^3+4x^2-4x+1 \end{aligned}$
Dengan menggunakan aturan integral dasar beserta definisi integral tentu, diperoleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-1}^1 (-x^3+2x-1)^2~\text{d}x & = \int_{-1}^1 (x^6-4x^4+2x^3+4x^2-4x+1)~\text{d}x \\ & = \left[\dfrac17x^7-\dfrac45x^5+\dfrac12x^2+\dfrac43x^3-2x^2+x\right]_{-1}^1 \\ & = \left(\dfrac17(1)^7-\dfrac45(1)^5+\dfrac12(1)^2+\dfrac43(1)^3-2(1)^2+(1)\right)-\left(\dfrac17(-1)^7-\dfrac45(-1)^5+\dfrac12(-1)^2+\dfrac43(-1)^3-2(-1)^2+(-1)\right) \\ & = \left(\dfrac17-\dfrac45+\dfrac12+\dfrac43-2+1\right)-\left(-\dfrac17+\dfrac45+\dfrac12-\dfrac43-2-1\right) \\ & = \dfrac27-\dfrac85+0+\dfrac83+0+2 \\ & = \dfrac{30}{105}-\dfrac{168}{105}+\dfrac{280}{105}+\dfrac{210}{105} \\ & = \dfrac{352}{105} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_{-1}^1 (-x^3+2x-1)^2~\text{d}x = \dfrac{352}{105}}$
(Jawaban C)

[collapse]

Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Jumlah Riemann

Soal Nomor 3
Nilai dari $\displaystyle \int_{1}^4 \left(5x^2-6\sqrt{x}+\dfrac{2}{x^2}\right)~\text{d}x$ sama dengan $\cdots \cdots$
A. $75\dfrac12$                      D. $78\dfrac12$
B. $76\dfrac12$                      E. $80$
C. $78\dfrac14$

Pembahasan

Dengan menggunakan aturan integral dasar beserta definisi integral tentu, diperoleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_{1}^4 \left(5x^2-6\sqrt{x}+\dfrac{2}{x^2}\right)~\text{d}x & = \int_1^4 \left(5x^2-6x^{1/2}+2x^{-2}\right)~\text{d}x \\ & = \left[\dfrac53x^3-\dfrac{6}{3/2}x^{3/2}+\dfrac{2}{-1}x^{-1}\right]_1^4 \\ & = \left[\dfrac53x^3-4x^{3/2}-\dfrac{2}{x}\right]_1^4 \\ & = \left(\dfrac53(4)^3-4(4)^{3/2}-\dfrac{2}{4}\right)-\left(\dfrac53(1)^3-4(1)^{3/2}-\dfrac{2}{1}\right) \\ & = \left(\dfrac{320}{3}-32-\dfrac12\right)-\left(\dfrac53-4-2\right) \\ & = \dfrac{315}{3}-26-\dfrac12 \\ & = 105-26-\dfrac12 \\ & = 78\dfrac12 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_{1}^4 \left(5x^2-6\sqrt{x}+\dfrac{2}{x^2}\right)~\text{d}x = 78\dfrac12}$
(Jawaban D)

[collapse]

Soal Nomor 4
Jika $\displaystyle \int_1^4 f(x)~\text{d}x = 6$, maka nilai $\displaystyle \int_1^4 f(5-x)~\text{d}x = \cdots \cdot$
A. $6$                   C. $0$                    E. $-6$
B. $3$                   D. $-1$

Pembahasan

Diketahui $\displaystyle \int_1^4 f(x)~\text{d}x = 6$.
Misalkan $u = 5-x$, sehingga $\text{d}u = (-1)~\text{d}x$ atau ekuivalen dengan $\text{d}x = -\text{d}u$.
Batas atas integral dengan variabel $u$ menjadi
$u = 5-x = 5-4 = 1$.
Batas bawahnya menjadi
$u = 5-x = 5-1 = 4$.
Dengan demikian,
$\begin{aligned} \displaystyle \int_1^4 f(5-x)~\text{d}x & = \int_4^1 f(u)~(-\text{d}u) \\ \text{Balikkan batas}&~\text{integralnya} \\ & = -\int_1^4 f(u)~(-\text{d}u) \\ & = \int_1^4 f(u)~\text{d}u = 6 \end{aligned}$
Ingat bahwa:
$\boxed{\displaystyle \int_1^4 f(x)~\text{d}x = \int_1^4 f(u)~\text{d}u}$
(mengganti variabel secara bersama tidak mengubah hasil integrasi).
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_1^4 f(x)~\text{d}x = 6}$
(Jawaban A)

[collapse]

Soal Nomor 5
Nilai $a$ yang memenuhi $\displaystyle \int_{1}^a (2x+3)~\text{d}x = 6$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-5$                   C. $3$                  E. $10$
B. $2$                       D. $5$

Pembahasan

Dengan menggunakan cara yang sama seperti menentukan nilai sebuah integral tentu, kita peroleh
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{1}^a (2x+3)~\text{d}x & = 6 \\ \left[x^2+3x\right]_1^a & = 6 \\ (a^2+3a)-((1)^2+3(1)) & = 6 \\ a^2+3a-10 & = 0 \\ (a+5)(a-2) & = 0 \end{aligned}$
Diperoleh nilai $a = -5$ atau $a = 2$.
Karena $a$ merupakan batas atas integral yang nilainya harus lebih besar dari batas bawahnya, yaitu $1$, maka kita ambil $a = 2$.
(Jawaban B)

[collapse]

Soal Nomor 6
Nilai $p$ yang memenuhi $\displaystyle \int_0^4 (3x^2+px-3)~\text{d}x = 68$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$                     C. $2$                  E. $5$
B. $1$                     D. $4$

Pembahasan

Dengan menggunakan cara yang sama seperti menentukan hasil integral tentu, kita peroleh
$\begin{aligned} \displaystyle \int_0^4 (3x^2+px-3)~\text{d}x & = 68 \\ \left[x^3+\dfrac{p}{2}x^2-3x\right]_0^4 & = 68 \\ \left(4^3 + \dfrac{p}{\cancel{2}} \cdot \cancelto{8}{4^2}-3(4)\right)-0 & = 68 \\ 64 + 8p-12 & = 68 \\ 52+8p & = 68 \\ 8p & = 16 \\ p & = 2 \end{aligned}$
Jadi, nilai $\boxed{p=2}$
(Jawaban C)

[collapse]

Soal Nomor 7
Hasil dari $\displaystyle \int_9^{16} \dfrac{2+x}{2\sqrt{x}}~\text{d}x$ adalah $\cdots \cdot$
A. $\dfrac83$                     C. $\dfrac{14}{3}$                  E. $\dfrac{43}{3}$
B. $\dfrac{11}{3}$                   D. $\dfrac{17}{3}$

Pembahasan

Ubah bentuk integrannya terlebih dahulu.
$\begin{aligned} \dfrac{2+x}{2\sqrt{x}} & = \dfrac{2}{2\sqrt{x}} + \dfrac{x}{2\sqrt{x}} \\ & = x^{-1/2}+\dfrac12x^{1/2} \end{aligned}$
Dengan demikian, kita peroleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_9^{16} \dfrac{2+x}{2\sqrt{x}}~\text{d}x & = \int_9^{16} \left(x^{-1/2}+\dfrac12x^{1/2}\right)~\text{d}x \\ & = \left[\dfrac{1}{1+(-1/2)}x^{-1/2+1}+\dfrac12 \cdot \dfrac{1}{1+1/2}x^{1/2+1}\right]_9^{16} \\ & = \left[2x^{1/2}+\dfrac12 \cdot \dfrac23x^{3/2}\right]_9^{16} \\ & = \left[2x^{1/2}+\dfrac13x^{3/2}\right]_9^{16} \\ & = \left(2(16)^{1/2}+\dfrac13(16)^{3/2}\right)-\left(2(9)^{1/2}+\dfrac13(9)^{3/2}\right) \\ & = 2(4)+\dfrac13(64)-2(3)-\dfrac13(27) \\ & = 8+\dfrac{64}{3}-6-9 \\ & = -7+\dfrac{64}{3} = \dfrac{43}{3} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_9^{16} \dfrac{2+x}{2\sqrt{x}}~\text{d}x = \dfrac{43}{3}}$
(Jawaban E)

[collapse]

Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Luas Daerah Menggunakan Integral

Soal Nomor 8
Jika $f$ dan $g$ adalah fungsi-fungsi kontinu, dan $f(x) \geq 0$, untuk semua bilangan real $x$, manakah dari pernyataan berikut ini yang benar?
$$\begin{aligned} & \text{I.}~\displaystyle \int_a^b f(x)g(x)~\text{d}x = \left(\int_a^b f(x)~\text{d}x\right)\left(\int_a^b g(x)~\text{d}x\right) \\ & \text{II.}~\displaystyle \int_a^b (f(x)+g(x)) = \int_a^b f(x)~\text{d}x + \int_a^b g(x)~\text{d}x \\ & \text{III.}~\displaystyle \int_a^b \sqrt{f(x)}~\text{d}x = \sqrt{\displaystyle \int_a^b f(x)~\text{d}x} \end{aligned}$$A. I saja
B. II saja
C. III saja
D. II dan III
E. I, II, dan III

Pembahasan

Periksa pernyataan I:
Kelinearan dalam integral tidak berlaku untuk perkalian dua atau lebih fungsi. Dengan kata lain,
$$\displaystyle \int_a^b f(x)g(x)~\text{d}x \neq \left(\int_a^b f(x)~\text{d}x\right)\left(\int_a^b g(x)~\text{d}x\right)$$Periksa pernyataan II:
Pernyataan ini benar. Sifat ini dikenal sebagai kelinearan dalam integral (berlaku untuk penjumlahan dan pengurangan fungsi-fungsi).
Periksa pernyataan III:
Notasi akar dari fungsi (integran) tidak boleh ditarik keluar (kita seolah-olah mencari nilai dari integral tentu fungsi tersebut (tanpa notasi akar), lalu mengakarkan nilainya). Dengan kata lain,
$\displaystyle \int_a^b \sqrt{f(x)}~\text{d}x \neq \sqrt{\displaystyle \int_a^b f(x)~\text{d}x}$
Jadi, hanya pernyataan II yang bernilai benar.

(Jawaban B)

[collapse]

Soal Nomor 9
Jika $f(x)$ dan $g(x)$ dapat diintegralkan dalam selang $a \leq x \leq b$ dan $g(a) \neq 0$ maka $\cdots \cdot$
(1) $\displaystyle \int_a^b f(x)g(a)~\text{d}x = g(a) \int_a^b f(x)~\text{d}x$
(2) $\displaystyle \int_a^b \left[f(a) + g(x)\right]~\text{d}x$
(3) $\dfrac{\displaystyle \int_a^b f(x)~\text{d}x}{g(a)} = \displaystyle \int_a^b \dfrac{f(x)}{g(a)}~\text{d}x$
(4) $\displaystyle \int_a^b \left[f(x)-g(x)\right]~\text{d}x$
Pernyataan yang benar adalah $\cdots \cdot$
A. $(1), (2)$, dan $(3)$
B. $(1)$ dan $(3)$
C. $(2)$ dan $(4)$
D. $(4)$ saja
E. $(1), (2), (3)$, dan $(4)$

Pembahasan

Cek pernyataan 1:
Berdasarkan sifat kelinearan integral, $g(a)$ yang bahwasanya adalah sebuah konstanta, dapat keluar dari posisinya sebagai integran.
Jadi, pernyataan 1 benar.
Cek pernyataan 2:
Berdasarkan sifat kelinearan integral, integral dari penjumlahan dua fungsi sama dengan jumlah dari integral masing-masing fungsi. Dalam hal ini, kita dapat menganggap $f(a)$ sebagai fungsi konstan.
Jadi, pernyataan 2 benar.
Cek pernyataan 3:
Berdasarkan sifat kelinearan integral, $g(a)$ yang bahwasanya merupakan suatu konstanta, dapat keluar masuk dari notasi integral tanpa memengaruhi hasilnya.
Jadi, pernyataan 3 benar.
Cek pernyataan 4:
Pernyataan 4 bernilai benar. Pernyataan 4 merupakan salah satu sifat dari kelinearan integral.
(Jawaban E)

[collapse]

Soal Nomor 10
Jika $f(x)=ax+b$, $\displaystyle \int_0^1 f(x)~\text{d}x = 1$ dan $\displaystyle \int_1^2 f(x)~\text{d}x = 5$, maka nilai $a+b=\cdots \cdot$
A. $5$                      C. $3$                    E. $-4$
B. $4$                      D. $-3$

Pembahasan

Karena $\displaystyle \int_0^1 f(x)~\text{d}x = 1$, maka diperoleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_0^1 f(x)~\text{d}x & = 1 \\ \int_0^1 (ax+b)~\text{d}x & = 1 \\ \left[\dfrac12ax^2+bx\right]_0^1 & = 1 \\ \dfrac12a(1)^2+b(1)-0 & = 1 \\ \dfrac12a+b & = 1 && (\cdots 1) \end{aligned}$$Karena $\displaystyle \int_1^2 f(x)~\text{d}x = 5$, maka diperoleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_1^2 f(x)~\text{d}x & = 5 \\ \int_1^2 (ax+b)~\text{d}x & = 5 \\ \left[\dfrac12ax^2+bx\right]_1^2 & = 5 \\ \dfrac12a(2)^2+b(2)-\dfrac12a(1)^2-b(1) & = 5 \\ \dfrac32a+b & = 5 && (\cdots 2) \end{aligned}$$Dari persamaan $(1)$ dan $(2)$ (membentuk SPLDV), kita peroleh nilai $a = 4$ dan $b = -1$. Jadi, nilai $\boxed{a+b=4+(-1) = 3}$
(Jawaban C)

[collapse]

Soal Nomor 11
Jika nilai $\displaystyle \int_{-1}^3 f(x)~\text{d}x = 3$ dan $\displaystyle \int_{-1}^3 3g(x)~\text{d}x = -6$, maka nilai $\displaystyle \int_{-1}^3 (2f(x)-g(x))~\text{d}x = \cdots \cdot$
A. $-8$                     C. $4$                    E. $8$
B. $-6$                     D. $6$

Pembahasan

Diketahui:
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-1}^3 f(x)~\text{d}x & = 3 \\ \int_{-1}^3 3g(x)~\text{d}x & = -6 \\ \Rightarrow \int_{-1}^3 g(x)~\text{d}x & = -2 \end{aligned}$
Dengan menggunakan sifat kelinearan integral, diperoleh
$\begin{aligned} & \displaystyle \int_{-1}^3 (2f(x)-g(x))~\text{d}x \\ & = 2 \int_{-1}^3 f(x)~\text{d}x-\int_{-1}^3 g(x)~\text{d}x \\ & = 2(3)-(-2) = 6+2=8 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_{-1}^3 (2f(x)-g(x))~\text{d}x = 8}$
(Jawaban E)

[collapse]

Soal Nomor 12
Jika $\displaystyle \int_{-5}^2 f(x)~\text{d}x = -17$ dan $\displaystyle \int_5^2 f(x)~\text{d}x = -4$, maka nilai dari $\displaystyle \int_{-5}^5 f(x)~\text{d}x$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-21$                  C. $0$                    E. $21$
B. $-13$                  D. $13$

Pembahasan

Diketahui:
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-5}^2 f(x)~\text{d}x & = -17 \\ \int_5^2 f(x)~\text{d}x & = -4 \end{aligned}$
Karena $\displaystyle \int_5^2 f(x)~\text{d}x = -4$, maka dengan membalikkan batas integralnya dan menambahkan tanda negatif di depan, diperoleh $\displaystyle \int_2^5 f(x)~\text{d}x = 4$.
Selanjutnya, dengan menggunakan sifat kekontinuan batas integral, diperoleh
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-5}^5 f(x)~\text{d}x & = \int_{-5}^2 f(x)~\text{d}x + \int_2^5 f(x)~\text{d}x \\ & = -17 + 4 = -13 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_{-5}^5 f(x)~\text{d}x = -13}$
(Jawaban B)

[collapse]

Soal Nomor 13
Diketahui fungsi $f(x)$ memenuhi sifat $f(-x)=-f(x)$. Jika $\displaystyle \int_{-2}^1 f(x)~\text{d}x = 4$, maka nilai dari $\displaystyle \int_{-2}^{-1} f(x)~\text{d}x = \cdots \cdot$
A. $-8$                   C. $-4$                   E. $6$
B. $-6$                   D. $4$

Pembahasan

Fungsi $f$ disebut fungsi ganjil karena memenuhi $f(-x) = -f(x)$.
Untuk itu, dalam integral berlaku
$\displaystyle \int_{-a}^a f(x)~\text{d}x = 0$
untuk $a$ bilangan real.
Diketahui $\displaystyle \int_{-2}^1 f(x)~\text{d}x = 4$. Dari sini, diperoleh
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-2}^{-1} f(x)~\text{d}x + \int_{-1}^1 f(x)~\text{d}x & = 4 \\ \int_{-2}^{-1} f(x)~\text{d}x + 0 & = 4 \\ \int_{-2}^{-1} f(x)~\text{d}x & = 4 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_{-2}^{-1} f(x)~\text{d}x = 4}$
(Jawaban D)

[collapse]

Soal Nomor 14
Jika nilai $\displaystyle \int_b^a f(x)~\text{d}x = 5$ dan $\displaystyle \int_c^a f(x)~\text{d}x = 0$, maka $\displaystyle \int_c^b f(x)~\text{d}x = \cdots \cdot$
A. $10$                  C. $0$                    E. $-10$
B. $5$                    D. $-5$

Pembahasan

Diketahui:
$\begin{aligned} 1)~\displaystyle \int_b^a f(x)~\text{d}x & = 5 \\ \implies \int_a^b f(x)~\text{d}x & = -5 \\ 2)~\int_c^a f(x)~\text{d}x & = 0 \end{aligned}$
Berdasarkan sifat kekontinuan batas integral, diperoleh
$\begin{aligned} \displaystyle \int_c^b f(x)~\text{d}x & = \int_c^a f(x)~\text{d}x + \int_a^b f(x)~\text{d}x \\ & = 0+(-5) = -5 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_c^b f(x)~\text{d}x = -5}$
(Jawaban D)

[collapse]

Soal Nomor 15
Jika $f(x)=f(-x)$ untuk semua nilai $x$, $\displaystyle \int_{-3}^3 f(x)~\text{d}x = 6$, dan $\displaystyle \int_2^3 f(x)~\text{d}x=1$, maka nilai dari $\displaystyle \int_0^2 f(x)~\text{d}x=\cdots \cdot$
A. $1$                      C. $5$                     E. $12$
B. $2$                      D. $11$

Pembahasan

Fungsi $f$ disebut fungsi genap karena berlaku $f(x) = f(-x)$.
Karena itu, maka berlaku
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-3}^3 f(x)~\text{d}x & = 6 \\ 2 2 \int_0^3 f(x)~\text{d}x & = 6 \\ \int_0^3 f(x)~\text{d}x & = 3 \end{aligned}$
Selanjutnya, dengan menggunakan sifat kekontinuan batas integral, diperoleh
$\begin{aligned} \displaystyle \int_0^3 f(x)~\text{d}x & = 3 \\ \int_0^2 f(x)~\text{d}x + \int_2^3 f(x)~\text{d}x & = 3 \\ \int_0^2 f(x)~\text{d}x + 1 & = 3 \\ \int_0^2 f(x)~\text{d}x & = 2 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_0^2 f(x)~\text{d}x=2}$
(Jawaban B)

[collapse]

Fungsi Genap dan Ganjil

Fungsi $f(x)$ disebut fungsi genap apabila berlaku $f(x) = f(-x)$ dan disebut fungsi ganjil apabila berlaku $f(x) = -f(x)$. Contoh fungsi genap adalah $f(x) = x^2$ dan $f(x) = \cos x$, sedangkan contoh fungsi ganjil adalah $f(x) = x^3$ dan $f(x) = \sin x$. Ada juga fungsi yang tidak tergolong fungsi genap maupun ganjil, misalnya $f(x) = x + 4$.

Soal Nomor 16
Diketahui $\displaystyle \int_1^{10} f(x)~\text{d}x = 12$ dan $\displaystyle \int_{-4}^{-2} f(x)~\text{d}x = -10$. Jika $f(x+3) = f(x)$, maka nilai dari $\displaystyle \int_{16}^5 f(x)~\text{d}x = \cdots \cdot$
A. $-10$                   C. $2$                   E. $12$
B. $-2$                     D. $10$

Pembahasan

Karena berlaku $f(x+3) = f(x)$, maka setiap penambahan/pengurangan kelipatan $3$ terhadap batas integral tidak mengubah nilai/hasil perhitungan ntegral tentunya. Untuk itu, berlaku
$\begin{aligned} \displaystyle \int_1^{10} f(x)~\text{d}x & = 12 \\ \int_{1 + 6}^{10 + 6}~f(x)~\text{d}x & = 12 \\ \int_7^{16} f(x)~\text{d}x & = 12 \end{aligned}$
dan
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-4}^{-2} f(x)~\text{d}x & = -10 \\ \int_{-4+9}^{-2+9} f(x)~\text{d}x & = -10 \\ \int_{5}^{7} f(x)~\text{d}x & = -10 \end{aligned}$
Selanjutnya, dengan menggunakan sifat penukaran batas integral beserta kekontinuan batas integral, diperoleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_{16}^5 f(x)~\text{d}x & = -\int_5^{16} f(x)~\text{d}x \\ & = -\left(\int_5^7 f(x)~\text{d}x + \int_7^{16} f(x)~\text{d}x\right) \\ & = -((-10) + 12) = -2 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_{16}^5 f(x)~\text{d}x = -2}$
(Jawaban B)

[collapse]

Soal Nomor 17
Diketahui $\displaystyle \int_1^5 f(x)~\text{d}x = 3$ dan $\displaystyle \int_{-5}^{-4} f(x)~\text{d}x = 2$. Jika $f(x-5) = f(x)$, maka nilai dari $\displaystyle \int_5^{15} f(x)~\text{d}x = \cdots \cdot$
A. $0$                    C. $5$                  E. $15$
B. $2$                    D. $10$

Pembahasan

Karena berlaku $f(x-5) = f(x)$, maka setiap penambahan/pengurangan kelipatan $5$ terhadap batas integral tidak mengubah nilai/hasil perhitungan ntegral tentunya. Untuk itu, berlaku
$\begin{aligned} \displaystyle \int_1^{5} f(x)~\text{d}x & = 3 \\ \int_{1+5}^{5+5} f(x)~\text{d}x & = 3 \\ \int_6^{10} f(x)~\text{d}x & = 3 \\ \int_{6+5}^{10+5} f(x)~\text{d}x & = 3 \\ \int_{11}^{15} f(x)~\text{d}x & = 3 \end{aligned}$
dan
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-5}^{-4} f(x)~\text{d}x & = 2 \\ \int_{-5+10}^{-4+10} f(x)~\text{d}x & = 2 \\ \int_5^{6} f(x)~\text{d}x & = 2 \\ \int_{5+5}^{6+5} f(x)~\text{d}x & = 2 \\ \int_{10}^{11} f(x)~\text{d}x & = 2 \end{aligned}$
Dengan demikian, diperoleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_5^{15} f(x)~\text{d}x & = \int_5^6 f(x)~\text{d}x + \int_6^{10} f(x)~\text{d}x + \int_{10}^{11} f(x)~\text{d}x + \int_{11}^{15} f(x)~\text{d}x \\ & = 2 + 3 + 2 + 3 = 10 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_5^{15} f(x)~\text{d}x = 10}$
(Jawaban D)

[collapse]

Soal Nomor 18
Diketahui $f(-x)=f(x)-3$. Jika $\displaystyle \int_1^5 f(x)~\text{d}x =2$ dan $\displaystyle \int_3^5 f(x)~\text{d}x = -3$, maka nilai dari $\displaystyle \int_{-3}^{-1} f(x)~\text{d}x = \cdots \cdot$
A. $-3$                  C. $0$                 E. $5$
B. $-1$                  D. $3$

Pembahasan

Misalkan $\displaystyle \int f(x)~\text{d}x = F(x) + C$. Ini berarti,
$\begin{aligned} \displaystyle \int f(-x)~\text{d}x & = \int (f(x)-3)~\text{d}x \\ & = F(x)-3x+C \end{aligned}$
Dengan demikian, diperoleh
$\begin{aligned} \displaystyle \int_1^5 f(x)~\text{d}x & = 2 \\ \implies F(5)-F(1) & = 2 && (\cdots 1) \end{aligned}$
dan
$\begin{aligned} \displaystyle \int_3^5 f(x)~\text{d}x & = -3 \\ \implies F(5)-F(3) & = -3 && (\cdots 2) \end{aligned}$
Eliminasi $F(5)$ dari kedua persamaan di atas sehingga diperoleh $\boxed{F(3)-F(1) =5}$
Selanjutnya,
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-3}^{-1} f(x)~\text{d}x & = \int_{3}^1 f(-x)~(-\text{d}x) \\ & = \int_1^3 f(-x)~\text{d}x \\ & = \left[F(x)-3x\right]_1^3 \\ & = (F(3)-F(1))-3(3-1) \\ & = 5-3(2) = -1 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_{-3}^{-1} f(x)~\text{d}x = -1}$
(Jawaban B)

[collapse]

Soal Nomor 19
Jika $\displaystyle \int_1^2 f(x)~\text{d}x = \sqrt2$, maka nilai dari $\displaystyle \int_1^4 \dfrac{1}{\sqrt{x}} f(\sqrt{x})~\text{d}x = \cdots \cdot$
A. $\dfrac14\sqrt2$                  C. $\sqrt3$                E. $4\sqrt2$
B. $\dfrac12\sqrt2$                  D. $2\sqrt2$

Pembahasan

Diketahui $\displaystyle \int_1^2 f(x)~\text{d}x = \sqrt2$.
Misalkan $u = \sqrt{x} = x^{1/2}$ sehingga $\text{d}u = \dfrac12x^{-1/2} = \dfrac{1}{2\sqrt{x}}$.
Substitusikan pada $\displaystyle \int_1^4 \dfrac{1}{\sqrt{x}} f(\sqrt{x})~\text{d}x$ dengan perubahan:
$\begin{aligned} \text{Batas atas} & = u = \sqrt{4} = 2 \\ \text{Batas bawah} & = u = \sqrt{1} = 1 \end{aligned}$
Dengan demikian, kita dapatkan
$\begin{aligned} \displaystyle \int_1^4 \dfrac{1}{\sqrt{x}} f(\sqrt{x})~\text{d}x & = 2 \int_1^4 \dfrac{1}{2\sqrt{x}} f(\sqrt{x})~\text{d}x \\ & = 2 \int_1^2 f(u)~\text{d}u \\ & = 2\sqrt2 \end{aligned}$
Catatan: Perhatikan bahwa $\displaystyle \int_1^2 f(x)~\text{d}x = \int_1^2 f(u)~\text{d}u = \sqrt2$.
(Jawaban D)

[collapse]

Soal Nomor 20
Jika $\displaystyle \int_{-2}^2 f(x)(x^3+1)~\text{d}x = 4$ dengan $f(x)$ fungsi genap dan $\displaystyle \int_0^1 f(x)~\text{d}x = 3$, maka nilai dari $\displaystyle \int_{-2}^{-1} f(x)~\text{d}x = \cdots \cdot$
A. $-5$                   C. $0$                  E. $5$
B. $-1$                   D. $1$

Pembahasan

Perhatikan bahwa
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-2}^2 f(x)(x^3+1)~\text{d}x & = 4 \\ \int_{-2}^2 f(x) \cdot x^3~\text{d}x + \int_{-2}^2 f(x)~\text{d}x & = 4 \end{aligned}$
Karena $f(x)$ fungsi genap, sedangkan $g(x) = x^3$ merupakan fungsi ganjil, maka hasil kalinya adalah fungsi ganjil, sehingga $\displaystyle \int_{-2}^2 f(x) \cdot x^3~\text{d}x = 0$. Artinya,
$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-2}^2 f(x)(x^3+1)~\text{d}x & = 4 \\ \int_{-2}^2 f(x)~\text{d}x & = 4 \\ 2 \int_0^2 f(x)~\text{d}x & = 4 \\ \int_0^2 f(x)~\text{d}x & = 2 \end{aligned}$
Selanjutnya,
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_0^2 f(x)~\text{d}x & = \int_0^2 f(x)~\text{d}x + \int_1^2 f(x)~\text{d}x \\ 2 & = 3 + \int_{-2}^{-1} f(x)~\text{d}x \\ -1 & = \int_{-2}^{-1} f(x)~\text{d}x \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \int_{-2}^{-1} f(x)~\text{d}x = -1}$
(Jawaban B)

[collapse]

Soal Nomor 21
Jika $f(x) = \displaystyle \int x~\text{d}x + \int_0^1 x~\text{d}x + \int_1^2 x~\text{d}x$ dan $f(2) = 4$, maka nilai $f(0)=\cdots \cdot$
A. $1$                     C. $3$                    E. $5$
B. $2$                     D. $4$

Pembahasan

Integralkan terlebih dahulu, lalu kita substitusikan $x = 2$ untuk mencari nilai konstanta integral tak tentu $C$.
$$\begin{aligned} f(x) & = \displaystyle \int x~\text{d}x + \int_0^1 x~\text{d}x + \int_1^2 x~\text{d}x \\ & = \left(\dfrac12x^2 + C\right) + \left[\dfrac12x^2\right]_0^1 + \left[\dfrac12x^2\right]_1^2 \\ & = \dfrac12x^2+C+\dfrac12(1^2-0^2)+\dfrac12(2^2-1^2) \\ & = \dfrac12x^2+C+\dfrac12+\dfrac12(3) \\ & = \dfrac12x^2+C+2 \\ f(2) & = \dfrac12(2)^2+C+2 \\ 4 & = 2+C+2 \\ C & = 0 \end{aligned}$$Dengan demikian, $f(x) = \dfrac12x^2+2$, sehingga
$\boxed{f(0) = \dfrac12(0)^2+2 = 2}$
(Jawaban B)

[collapse]
 

Soal Nomor 22
Diketahui $f(x) = \displaystyle 4x^3 + 3x^2 + 2x + \int_0^2 f(x)~\text{d}x$, maka nilai dari $\displaystyle \int_0^2 \left(f^{\prime \prime}(x) + f(2)\right)~\text{d}x$ $= \cdots \cdot$
A. $92$                    C. $96$                    E. $100$
B. $94$                    D. $98$

Pembahasan

Diketahui $f(x) = \displaystyle 4x^3 + 3x^2 + 2x + \int_0^2 f(x)~\text{d}x$. Perhatikan bahwa ekspresi $\displaystyle \int_0^2 f(x)~\text{d}x$ merupakan suatu konstanta, kita notasikan saja dengan $C$.
Dengan demikian, diperoleh turunan pertama $f(x)$, yakni
$f'(x) = 12x^2 + 6x + 2$,
dan turunan keduanya adalah
$f^{\prime \prime} = 24x + 6$.
Selanjutnya,
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_0^2 f(x)~\text{d}x & = \int_0^2 \left(4x^3 + 3x^2 + 2x + C \right)~\text{d}x \\ C & = \left[x^4 + x^3 + x^2 + Cx\right]_0^2 \\ C & = ((2)^4+(2)^3+(2)^2+C(2))-0 \\ C & = 16+8+4+2C \\ C & = -28 \end{aligned}$$Ini berarti, $f(x) = 4x^3+3x^2+2x-28$, sehingga $f(2) = 4(2)^3+3(2)^2+2(2)-28 = 20$.
Oleh karena itu, kita peroleh
$\begin{aligned} & \displaystyle \int_0^2 \left(f^{\prime \prime}(x) + f(2)\right)~\text{d}x \\ & = \int_0^2 (24x + 6 + 20)~\text{d}x \\ & = \int_0^2 (24x+26)~\text{d}x \\ & = \left[12x^2+26x\right]_0^2 \\ & = \left(12(2)^2+26(2)\right)-0 \\ & = 48+52 = 100 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari integral tersebut adalah $\boxed{100}$
(Jawaban E)

[collapse]

Soal Nomor 23
Diketahui fungsi $f(x) = x^3+3x^2-5x+$ $\displaystyle \int_{-1}^1 f(x)~\text{d}x$. Nilai $f(1) = \cdots \cdot$
A. $-3$                     C. $-1$                    E. $4$
B. $-2$                     D. $3$

Pembahasan

Diketahui $f(x)$ adalah fungsi kubik dengan konstanta $\displaystyle \int_{-1}^1 f(x)~\text{d}x = C$.
Dari sini, kita peroleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_{-1}^1 f(x)~\text{d}x & = \int_{-1}^1 \left(x^3+3x^2-5x+\displaystyle \int_{-1}^1 f(x)~\text{d}x\right)~\text{d}x \\ C & = \int_{-1}^1 \left(x^3+3x^2-5x+C \right)~\text{d}x \\ C & = \left[\dfrac14x^4+x^3-\dfrac52x^2+Cx\right]_{-1}^1 \\ C & = \left(\dfrac14(1)^4+(1)^3-\dfrac52(1)^2+C(1)\right)-\left(\dfrac14(-1)^4+(-1)^3-\dfrac52(-1)^2+C(-1)\right) \\ C & = \left(\cancel{\dfrac14}+1-\bcancel{\dfrac52}+C\right)-\left(\cancel{\dfrac14}- 1-\bcancel{\dfrac52}-C\right) \\ C & = C+(1+1)+C \\ C & = \color{red}{-2} \end{aligned}$$Kita peroleh bahwa $f(x) = x^3 + 3x^2-5x\color{red}{-2}$.
Untuk itu, jika $x = 1$, didapat
$\begin{aligned} f(1) & = (1)^3 + 3(1)^2-5(1)-2 \\ & = 1 + 3-5-2 = -3 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{f(1) = -3}$
(Jawaban A)

[collapse]

Baca Juga: Materi, Soal, dan Pembahasan – Integral Parsial

 Soal Nomor 24
Jika diketahui $g(x) = \left(\displaystyle \int_0^2 g(x)~\text{d}x\right)x^2 +$ $ \left(\displaystyle \int_0^1 g(x)~\text{d}x\right)x +\displaystyle \left(\int_0^3 g(x)~\text{d}x\right) + 2$, maka nilai $g(5)$ adalah $\cdots \cdot$
A $-\dfrac{274}{39}$                        D. $-\dfrac{254}{13}$
B. $-\dfrac{274}{13}$                       E. $\dfrac{274}{39}$
C. $-\dfrac{254}{39}$

Pembahasan

Diketahui $g(x)$ merupakan fungsi kuadrat. Misal $g(x) = ax^2 + bx + c$, maka diperoleh integralnya terhadap $x$, yakni $G(x) = \dfrac13ax^3 + \dfrac12bx^2 + cx + D$ untuk suatu konstanta real $D$.
Dari sini, kita juga peroleh bahwa
$$\begin{aligned} a & = \displaystyle \int_0^2 g(x)~\text{d}x \\ & = G(2)-G(0) \\ & = \dfrac13a(2)^3 + \dfrac12b(2)^2 + c(2)-0 \\ & = \dfrac83a + 2b + 2c && (\cdots 1) \\ b & = \int_0^1 g(x)~\text{d}x \\ & = G(1)-G(0) \\ & = \dfrac13a(1)^3 + \dfrac12b(1)^2 + c(1)-0 \\ & = \dfrac13a + \dfrac12b + c && (\cdots 2) \\ c & = \int_0^3 g(x)~\text{d}x + 2 \\ & = G(3)-G(0) + 2 \\ & = \dfrac13a(3)^3 + \dfrac12b(3)^2 + c(3)-0+2 \\ & = 9a + \dfrac92b + 3c + 2 && (\cdots 3) \end{aligned}$$Persamaan $(1)$, $(2)$, dan $(3)$ masing-masing dapat disederhanakan sehingga diperoleh sistem persamaan linear tiga variabel berikut.
$\begin{cases} 5a+ 6b + 6c & = 0 && (\cdots 1) \\ 2a-3b+6c & = 0 && (\cdots 2) \\ 18a + 9b + 4c & = -4 && (\cdots 3) \end{cases}$
Eliminasi $c$ dari persamaan $(1)$ dan $(2)$ untuk memperoleh
$3a + 9b = 0 \Rightarrow a + 3b = 0 \tag{4}$
Eliminasi $c$ dari persamaan $(2)$ dan $(3)$ untuk memperoleh
$\begin{aligned} -100a-66b & = 24 \\ \Rightarrow 50a + 33b & = -12 && (\cdots 5) \end{aligned}$
Dari persamaan $(4)$ dan $(5)$, diperoleh $a = -\dfrac{4}{13}$ dan $b = \dfrac{4}{39}$, sehingga $c = \dfrac{2}{13}$.
Jadi, $g(x) = -\dfrac{4}{13}x^2 + \dfrac{4}{39}x + \dfrac{2}{13}$, berarti
$\begin{aligned} g(5) & = -\dfrac{100}{13} + \dfrac{20}{39} + \dfrac{2}{13} \\ & = \dfrac{-300 + 20 + 6}{39} = -\dfrac{274}{39} \end{aligned}$

(Jawaban A)

[collapse]

Soal Nomor 25
Nilai $y$ yang memenuhi persamaan $\displaystyle \int_0^{\sqrt{^2 \log (5y+1)}} 3x\sqrt{-2x^2+9}~\text{d}x = 13$ adalah $\cdots \cdot$
A. $1$                     C. $3$                    E. $5$
B. $2$                     D. $4$

Pembahasan

Tanpa batas integral, kita akan mencari hasil dari $\displaystyle \int 3x\sqrt{-2x^2+9}~\text{d}x$ terlebih dahulu.
Misalkan $u = -2x^2 + 9$, maka
$\begin{aligned} \text{d}u & = -4x~\text{d}x \\ -\dfrac14~\text{d}u & = x~\text{d}x \end{aligned}$
Dengan demikian, didapat
$$\begin{aligned} \displaystyle \int 3x\sqrt{-2x^2+9}~\text{d}x & = \int 3 \cdot \left(-\dfrac14\right) \cdot u^{1/2}~\text{d}u \\ & = -\dfrac34 \cdot \dfrac23 \cdot u^{3/2} + C \\ & = \color{blue}{-\dfrac12u^{3/2}} + C \end{aligned}$$Batas integrasi berubah untuk variabel $u$. Karena $u=-2x^2+9$, maka
$\begin{aligned} u_{\text{atas}} & = -2\left(\sqrt{^2 \log (5y+1)}\right)^2 + 9 \\ & = -2(^2 \log (5y+1)) + 9 \\ u_{\text{bawah}} & = -2(0)^2 + 9 = 9 \end{aligned}$
Dengan demikian,
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_0^{\sqrt{^2 \log (5y+1)}} 3x\sqrt{-2x^2+9}~\text{d}x & = 13 \\ \left[-\dfrac12u^{3/2}\right]_9^{-2\left(^2 \log (5y+1)\right) + 9} & = 13 \\ \left[u^{3/2}\right]_9^{-2\left(^2 \log (5y+1)\right) + 9} & = -26 \\ \left(-2\left(^2 \log (5y+1)\right) + 9\right)^{3/2}-9^{3/2} & = -26 \\ \left(-2\left(^2 \log (5y+1)\right) + 9\right)^{3/2}-27 & = -26 \\ \left(-2\left(^2 \log (5y+1)\right) + 9\right)^{3/2} & = 1 \\ \text{Kedua ruas dipangkatkan}~&\dfrac23 \\ -2\left(^2 \log (5y+1)\right) + 9 & = 1 \\ -2\left(^2 \log (5y+1)\right) & = -8 \\ ^2 \log (5y+1) & = 4 \\ 5y+1 & = 2^4 = 16 \\ 5y & = 15 \\ y & = 3 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $y$ adalah $\boxed{3}$
(Jawaban C)

[collapse]

Integral Fungsi Trigonometri

Soal Nomor 1
Hasil dari $\displaystyle \int_0^{\pi} (\sin 2x + \cos x)~\text{d}x = \cdots \cdot$

A. $-2$                   C. $0$                E. $2$
B. $-1$                   D. $1$

Pembahasan

Dengan menggunakan aturan integral trigonometri beserta definisi integral tentu, diperoleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \int_0^{\pi} (\sin 2x + \cos x)~\text{d}x & = \left[-\dfrac12 \cos 2x + \sin x\right]_0^{\pi} \\ & = \left(-\dfrac12 \cos 2(\pi) + \sin \pi\right)-\left(-\dfrac12 \cos 2(0) + \sin 0\right) \\ & = -\dfrac12(1) + 0+\dfrac12(1)-0 \\ & = -\dfrac12+\dfrac12 = 0 \end{aligned}$$Jadi, hasil dari $\boxed{\displaystyle \int_0^{\pi} (\sin 2x + \cos x)~\text{d}x = 0}$
(Jawaban C)

[collapse]

Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Volume Benda Putar Menggunakan Integral