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Zeigen Sie, dass die uneigentlichen Integrale

\( \int \limits_{0}^{1}\frac{arcsin t}{\sqrt{1-t^2}}dt \) :=  \( \lim\limits_{δ\downarrow0}  \int \limits_{0}^{1-δ}\frac{arcsin t}{\sqrt{1-t^2}}dt \)


und

\( \int \limits_1{}^{\infty}\frac{log t}{t^2}dt := \lim\limits_{R\to\infty}\int \limits_{1}^{R}\frac{log t}{t^2}dt \)

existieren und werten Sie sie aus.


[Hinweis: Verwenden Sie die Substitutionen t = sin x bzw. t = \( e^u \).]


Kann mir jemand bei dieser Aufgabe helfen? Ich bin da leider überfordert.


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Willkommen hier:

gehe davon aus , das mit log t= ln t gemeint ist (im Hochschulbereich)

Unter Beachtung des Hinweises :

blob.png

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Avatar von 121 k 🚀
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Hallo

a) hast du wie angegeben substituiert? kannst du dannn die Stammfunktion bestimmen?, dann setze die Grenzen ein und bilde den GW.

Schlimmstenfalls benutze integralrechner.de

Gruß lul

Avatar von 108 k 🚀

Vielleicht weiß Fad nur nicht, dass der Term \( \sqrt{1-t^2} \) mit t=sinx(x) im angegebenen Intervall einfach nur cos(x) ergibt?

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Aloha :)

zu a) Hier brauchst du fast nichts zu rechnen. Definiere dir eine Funktion$$f(t)\coloneqq\arcsin(t)\quad\text{mit}\quad f'(t)=\frac{1}{\sqrt{1-t^2}}$$Dann siehst du sofort, dass es sich um ein Standardintegral handelt$$\int f'(t)\cdot f(t)\,dt=\frac{f^2(t)}{2}+\text{const}$$und kannst das Ergebnis sofort hinschreiben:$$\int\limits_0^1\frac{\arcsin(t)}{\sqrt{1-t^2}}\,dt=\left[\frac12\arcsin^2(t)\right]_0^1=\frac12\left(\left(\frac\pi2\right)^2-0^2\right)=\frac{\pi^2}{8}$$

zu b) Hier würde ich partiell integrieren:$$\int\frac{\ln(t)}{t^2}\,dt=\int\underbrace{\frac{1}{t^2}}_{=u'}\cdot\underbrace{\ln(t)}_{=v}\,dt=\underbrace{\left(-\frac1t\right)}_{=u}\cdot\underbrace{\ln(t)}_{=v}-\int\underbrace{\left(-\frac1t\right)}_{=u}\cdot\underbrace{\frac1t}_{=v'}\,dt$$$$\phantom{\int\frac{\ln(t)}{t^2}\,dt}=-\frac{\ln(t)}{t}+\int\frac{1}{t^2}\,dt=-\frac{\ln(t)}{t}-\frac1t+\text{const}=-\frac{\ln(t)+1}{t}+\text{const}$$In den angegeben Grenzen gilt daher:$$\int\limits_1^\infty\frac{\ln(t)}{t^2}\,dt=-\lim\limits_{t\to\infty}\frac{\ln(t)+1}{t}+\frac{\ln(1)+1}{1}=-0+1=1$$

Avatar von 152 k 🚀

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