0 Daumen
950 Aufrufe

Hallo, ich komme bei folgender Aufgabe nicht weiter


Es geht um das Integral: ∫x7/√(81-x2)  dx

Das soll nun mittels inverser Substitution durch die Verwendung von x(u)=9*sin(u) vereinfacht werden. Das Ergebnis ist

∫(97*sin(u)7)du


Nun lautet die nächste Aufgabe, dass man nun dieses Integral durch (direkte) Substitution v=v(u) vereinfachen und integrieren soll. Als Hinweis ist gegeben, dass man cos2(u)+sin2(u)=1 verwenden soll.


Bedauerlicherweise habe ich keinen Ansatz, da es schon beim Verständnis der Aufgabe hängt. Das Prinzip der direkten Substitution ist mir jedoch geläufig, genau so wie das Prinzip des Integrierens.


!

Avatar von

1 Antwort

0 Daumen
 
Beste Antwort

Hallo,

Ich denke, die Aufgabe lautet so:

∫ x^7/(√(81-x^2)) dx

x(u)=9*sin(u)  ist ja vorgegeben

dx/du= 9 cos (u)

dx= 9 cos(u) *du

eingesetzt in das Integral:

= ∫(9^7 sin^7(u) *9 *cos(u) du )/(√81 -81 sin^2(u))

=∫ (9^7 sin^7(u) *9 *cos(u) du )/(√81(1 - sin^2(u)) → cos^2(u)= 1 -sin^2(u) --------->dann kürzen

= ∫9^7 sin^7(u) du

dann weiter:

sin^2(u) +cos^2(u)=1

sin^2(u)= 1 -cos^2(u)

------->

sin^7(u)= sin^2(u) * sin^2(u)  * sin^2(u)  *sin(u)

sin^7(u)= (1 -cos^2(u))^3 *sin(u)

Substituiere t= cos(u)

dt/du= -sin(u) → du= dt/(-sin(u))

eingesetzt:

-------->=9^7 ⌋ (1 -cos^2(u))^3 *sin(u) dt/(-sin(u))

= - 9^7 ⌋ (1 -t^2)^3 dt

= - 9^7 ⌋ (-t^6 + 3 t^4 - 3 t^2 + 1) dt

=  9^7 ⌋ (t^6 -3 t^4 +3 t^2 -1) dt

=9^7 (t^7/7 - (3 t^5)/5 +t^3 -t)+C

usw. Rücksubstituieren nicht vergessen

Avatar von 121 k 🚀

D.h die Antwort wäre dann:

S(97(cos(u)6-3cos(u)4+3cos(u)2-1)


oder integriert: 97((cos(u)7/7)-(3cos(u)5/5)+cos(u)3-cos(u))


richtig?

Ja

+C nicht vergessen, Jetzt mußt Du nochmal Rücksubstituieren

x= 9 sin(u) , Du mußt ja auf x kommen.

okay, vielen Dank!

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community