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Integration durch Substitution: Tipp
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 11:08 Sa 28.08.2010
Autor: avi

Aufgabe
[mm] \int x^3 *\wurzel(9-x^2)\, [/mm] dx

Subst.: [mm] x=3*\sin [/mm] u  [mm] dx=3*\cos [/mm] u du

Im Verlauf der im Buch angegebenen Lösung taucht als letzte mir einleuchtende Zeile auf:

[mm] 3^5\int (\cos^2 [/mm] u - [mm] \cos^4 u)*\sin [/mm] u du

Danach ohne Einführung von v folgende Zeile:

- [mm] 3^5 \int (v^2 [/mm] - [mm] v^4) [/mm] dv = [mm] -3^5(v^3/3-v^5/5) [/mm] + C

und schließlich substituiert:

[mm] 3^5(\cos^5 [/mm] u/5 - [mm] \cos^3 [/mm] u/3) + C


Dies einmal akzeptiert, sind die nächsten Schritte bis zur Lösung wieder einleuchtend. Ich verstehe aber nicht:


1. Wo kommt das Minus vorm [mm] 3^5 [/mm] her? (Hat das was mit [mm] \int \sin [/mm] x = [mm] -\cos [/mm] x zu tun? Aber was?)

2. v soll offensichtlich [mm] \cos [/mm] u substituieren. Aber wieso kann man dann diesen v-Ausdruck integrieren wie [mm] x^2 [/mm] als [mm] x^3/3? [/mm] Denn [mm] \int cos^2 [/mm] u ist doch 1/2(u + [mm] \sin [/mm] u * [mm] \cos [/mm] u) + C ?

Für eine Erläuterung wäre ich dankbar.

Avi







Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.

        
Bezug
Integration durch Substitution: Erläuterung
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 11:14 Sa 28.08.2010
Autor: Loddar

Hallo Avi!


> 1. Wo kommt das Minus vorm [mm]3^5[/mm] her?
> (Hat das was mit [mm]\int \sin[/mm] x = [mm]-\cos[/mm] x zu tun? Aber was?)

[ok] Fast. Es gilt doch [mm]\left[ \ \cos(x) \ \right]' \ = \ -\sin(x)[/mm] .


> 2. v soll offensichtlich [mm]\cos[/mm] u substituieren.

[ok] Genau.


> Aber wieso kann man dann diesen v-Ausdruck integrieren wie [mm]x^2[/mm] als
> [mm]x^3/3?[/mm]

Warum denn nicht. Wenn in dem Integral nur diese Variable [mm]v_[/mm] und auch das entsprechende Differential [mm]dv_[/mm] auftaucht, spricht nichts dagegen.


> Denn [mm]\int cos^2[/mm] u ist doch 1/2(u + [mm]\sin[/mm] u * [mm]\cos[/mm] u) + C ?

Bedenke, dass hier nicht nur [mm]\integral{\cos^2(u) \ du}[/mm] zu integrieren ist, sondern ein komplexerer Term. Daher auch die o.g. Substitution mit [mm]v \ := \ \cos(u)[/mm] .


Gruß
Loddar



Bezug
                
Bezug
Integration durch Substitution: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 21:07 Sa 28.08.2010
Autor: avi

Danke schön. Ja, das mit v war dumm.
Bzgl. dem [mm] -3^5: [/mm] Also ist [mm] \sin [/mm] u du das Gegenstück zu dv zusammen mit dem Minus? Das war doch der Sinn Deiner Mitteilung mit der Cosinus-Ableitung? Hoffentlich hab ich´s richtig verstanden.



Bezug
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