Bewijs substitutieregel

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Berichten: 46

Bewijs substitutieregel

De substitutieregel bij integraalrekening kan men bewijzen aan de hand van de kettingregel bij afgeleiden.

Uit
\(D(F(g(x)))=f(g(x))*g'(x)\)
volgt:
\( \int {f(g(x))*g'(x)}dx = F(g(x)) + C\)
Stel
\(g(x)=t\)
.

Men kan dan bij afspraak zeggen dat
\(g'(x)}dx=d(g(x))\)
.

Of:
\(\int {f(g(x))*g'(x)}dx = \int {f(t)*dt = F(t) + C \)
.

Maar in veel oefeningen zie ik dat men niet altijd een substitutie uitvoert met 't in functie van x'.

Men kan bijvoorbeeld
\(t^2 + 3 = x\)
substitueren. En dan zoek men dt en vervangt men dat allemaal...

Hoe kan je bewijzen dat je dat mag doen? Je hebt deze stelling toch enkel bewezen voor 't in functie van x' ?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Bewijs substitutieregel

Niks houd je tegen om de stelling in de andere richting te gebruiken.

Lees het van rechts naar links, met dx = d(g(t)) = g'(t)dt en t = g(x).
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Re: Bewijs substitutieregel

Dat kun je niet bewijzen, omdat dat niet mag.

Je kunt formuleren wanneer dat wel mag, maar waarom zoveel moeite doen.

Gewoon proberen en de uitkomst differentieren om te kijken of het klopt.

Berichten: 46

Re: Bewijs substitutieregel

TD schreef:Niks houd je tegen om de stelling in de andere richting te gebruiken.

Lees het van rechts naar links, met dx = d(g(t)) = g'(t)dt en t = g(x).
Natuurlijk ;) . Ik vind het zo frustrerend als ik zo'n simpele dingen niet opmerk!
PeterPan schreef:Dat kun je niet bewijzen, omdat dat niet mag.

Je kunt formuleren wanneer dat wel mag, maar waarom zoveel moeite doen.

Gewoon proberen en de uitkomst differentieren om te kijken of het klopt.
Wat bedoel je met 'omdat dat niet mag'? Bedoel je dat mijn voorbeeld met
\(t^2 + 3 = x\)
niet mag omdat er niet voor elke x-waarde er een corresponderende t-waarde is?

Re: Bewijs substitutieregel

Voorbeeldje:

We willen
\(\int_{-1}^{1} \frac{\mbox{d}x}{1+x^2}\)
bepalen.

We gebruiken de substitutie
\(x=\frac{1}{u}\)
:
\(\int \frac{\mbox{d}x}{1+x^2} = \int \frac{1}{1+\frac{1}{u^2}}\cdot (-\frac{1}{u^2})\mbox{ d}u = -\int \frac{\mbox{d}u}{1+u^2} = -\arctan(\frac{1}{x})\)
.

Dus
\(\int_{-1}^{1} \frac{\mbox{d}x}{1+x^2} = -\arctan(\frac{1}{1}) + \arctan(\frac{1}{-1}) = -\frac{\pi}{2}\)

Re: Bewijs substitutieregel

Bij substituties moet je altijd bedacht zijn op discontinuiteiten.

Reageer