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Aufgabe:

Lösen Sie das folgende Integral durch Partialbruchzerlegung:

\( \int\limits_{}^{} \) \( \frac{4dx}{x^3+4x^2+4x} \)

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Aloha :)

Fürhe für den Integranden eine sog. Partialbruchzerlegung durch:$$\frac{4}{x^3+4x^2+4x}=\frac{4}{x(x^2+4x+4)}=\pink{\frac{4}{x(x+2)^2}=\frac{A}{x}+\frac{B}{(x+2)}+\frac{C}{(x+2)^2}}$$

Betrachte nur die pinke Gleichung weiter:

1) Multipliziere beide Seiten der Gleichung mit \(x\) und setze danach \(x=0\) ein:$$\frac{4}{(x+2)^2}=A+\frac{B}{x+2}\cdot x+\frac{C}{(x+2)^2}\cdot x\stackrel{(x=0)}{\implies}\frac{4}{(0+2)^2}=A\implies A=1$$

2) Multipliziere beide Seiten der Gleichung mit \((x+2)^2\) und setze danach \(x=-2\) ein:$$\frac{4}{x}=\frac Ax\cdot (x+2)^2+B\cdot (x+2)+C\stackrel{(x=-2)}{\implies}\frac{4}{-2}=C\implies C=-2$$

3) Setze nun irgendeinen (möglichst einfachen) Wert für \(x\) ein, etwa \(x=1\):$$\frac{4}{9}=A+\frac{B}{3}+\frac{C}{9}=1+\frac{B}{3}-\frac29\implies\frac B3=\frac49+\frac29-1=-\frac39\implies B=-1$$

Damit haben wir folgende Zerlegung gefunden:$$\frac{4}{x^3+4x^2+4x}=\frac1x-\frac{1}{(x+2)}-\frac{2}{(x+2)^2}$$

und können das Integral sofort hinschreiben:$$\int\frac{4}{x^3+4x^2+4x}\,dx=\ln|x|-\ln|x+2|+\frac{2}{x+2}+\text{const}$$

Avatar von 152 k 🚀

warum setzt du x=0 ein?

Wir hatten an der Stelle ja schon \(A\) und \(C\) bestimmt, kennen also bis auf \(B\) alle Parameter der pinken Gleichung.

Nun reicht es aus, irgendeinen \(x\)-Wert aus dem Definitionsbereich in die pinke Gleichung einzusetzen, um \(B\) zu bestimmen.

Ich habe \(x=0\) gewählt, weil das einfach zu rechnen ist. ich hätte auch \(x=299792458\) wählen könnnen, aber das ist dann fummeliger zu rechnen.

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Hallo

Im Nenner steht x(x+2)^2, also A/x+ B/(x+2) +(C+Dx)/(x+2)^2

Damit die A,B,C, D bestimmen durchKoeffizientenvergleich oder Einsetzen der Nullstellen.

lul

Avatar von 108 k 🚀
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\(\int\limits_{}^{} \frac{4dx}{x^3+4x^2+4x}\)=\(4*\int\limits_{}^{} \frac{dx}{x^3+4x^2+4x} \)

\( \frac{dx}{x^3+4x^2+4x}=\frac{dx}{x*(x^2+4x+4)}=\frac{dx}{x*(x^2+4x+4)}=\frac{dx}{x*(x+2)^2} \)


\( \frac{A}{x}+\frac{B}{x+2}+\frac{C}{(x+2)^2} \)

Avatar von 40 k

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