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Hallo Zusammen,

ich sitze nun länger an folgender Aufgabe fest:

$$ \int \limits_{-1}^{1}\frac{1}{(a-x)\sqrt{1-x²}} dx , a > 1 $$

Es ist offensichtlich, dass

$$ f(x)=\frac{1}{\sqrt{1-x²}} $$ ⇔ $$ F(x)=-arccos(x) $$

Jedoch komme ich auf keine gute Substition o.ä. Wolfram Alpha scheitert auch kläglich. Kann mir jemand helfen?

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Stimmt, jedoch ohne Rechenweg. Würde diesen gerne nachvollziehen können.

https://www.integralrechner. , dort kannst Du alles nachvollziehen

1 Antwort

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Das ist ein recht "sperriges" Integral:

Bei dem Ausdruck \(\sqrt{1-x^2}\) sollte man an \(\cos^2=1-\sin^2\) denken,

was zur Substitution \(x=\sin(t)\), \(dx=\cos(t)dt\) Anlass gibt.

Das Integral hat nun die Form $$\int \frac{1}{a-\sin(t)}dt,$$

d.h. der Integrand ist eine rationale Funktion von \(\sin\) und/oder \(\cos\).

In solchen Fällen kann man die sog. Weierstrass-Substitution,

auch Halbwinkel-Methode genannt, anwenden,

siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Weierstra%C3%9F-Substitution

Setzen wir also \(v=\tan(t/2)\), so geht das Integral über

in die Form $$2\int \frac{dv}{a(1+v^2)-2v}=\frac{2}{a}\int \frac{dv}{v^2-\frac{2}{a}v+1}$$

Nun mache man im Nenner eine quadratische Ergänzung.

Durch einfache lineare Substitutionen erhält das Integral

schließlich die Gestalt$$c\cdot \int\frac{dw}{w^2+1}$$ mit einem gewissen von \(a\) abhängigen Faktor c=c(a) ...

Avatar von 29 k

Vielen dank auf jeden Fall schonmal. Das verrückte ist nur, dass in meiner Vorlesung keine Weierstrass-Substitution vorgestellt wurde... es muss also auch noch eine andere Lösung geben...

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