Integraal

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 247

Integraal

Best wel een tegenvaller, ik begrijp helemaal niets van volgende integraal, die je via substitutie moet oplossen...
\(${\displaystyle\int\frac{dx}{{(a^2+x^2})^\frac{3}{2}}}$\)
hierin stellen we volgens de cursus dat
\(x=a*tan(t)\Rightarrow \frac{dx}{dt}=\frac{a}{cos^2t}\Rightarrow dx=\frac{adt}{cos^2t}\)
en dan krijgen we deze keer dat
\(${\displaystyle\int\frac{adt}{{a^3(1+tan^2t)^\frac{3}{2}}cos^2t}=\frac{1}{a^2}\int{costdt}=\frac{sint}{a^2}+k\)
zodat we na de inverse substitutie uiteindelijk vinden dat
\(I=\frac{1}{a^2}sin(arctan\frac{x}{a})+k\)
er staat ook vermeld dat je het anders kan vinden, via
\(tant=\frac{x}{a}\)
enzovoort...

Ik begrijp deze substitutie echt niet, ik weet dat in de praktijk je vaak de functie g(t) (dus de 'vervanger') op een verstandige wijze zelf moet kiezen, maar hier zie ik de logica niet van in. Hoe kom je er op om te zeggen: 'kijk nu ga ik eens een tangens gebruiken om alles netjes op te lossen'..?

bedankt!

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integraal

Die derdemacht in de noemer valt nog even weg te denken, het 'vervelende' is de vierkantswortel. Je wil die graag zien verdwijnen en daarbij kan je handig gebruikmaken van goniometrische identiteiten. Ik illustreer het met een ander, eenvoudig voorbeeld. Stel je zoekt een primitieve van
\(\sqrt{1-x^2}\)
Probeer maar een substitutie y = 1-x², of gewoon y = die hele wortel, je loopt vast. Je zou willen dat die 1-x² vervangen wordt door een kwadraat (y²), zodat die vierkantswortel kan wegvallen. Maar 1-x² = y², dat doet denken aan goniometrie. Immers: 1-sin²t = cos²t. Als we die x dus zouden vervangen door sin(t), dan krijgen we voor die hele wortel gewoon cos(t).

Begrijp je dit? Zie ook hier.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 247

Re: Integraal

Ja nu begrijp ik het al wat meer! Nooit echt zo goed geweest in goniometrie, maar ik zie wel in dat als je zoiets hebt als jij als voorbeeld geeft, goniometrie een oplossing kan zijn, daar is het gemakkelijk om de regel
\(cos^2x+sin^2x=1\)
te gebruiken

maar het feit dat men bij mijn oefening een tangens invoert om de boel gemakkelijker te maken, dat zou ik toch in eerste instantie niet zelf gevonden hebben. Ik zal het eens proberen nu ik me van deze 'regel' bewust ben

bedankt TD ;)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integraal

maar het feit dat men bij mijn oefening een tangens invoert om de boel gemakkelijker te maken, dat zou ik toch in eerste instantie niet zelf gevonden hebben. Ik zal het eens proberen nu ik me van deze 'regel' bewust ben
Wel, het trucje met sinus en cosinus werkt niet omdat je dat alleen helpt bij de vorm a²-x² (in mijn voorbeeld was a=1). Dan stel je immers x = a.sin(t) en via goniometrie rolt er a²(1-sin²t) = a²cos²t uit.

Die formule kan je niet toepassen op a²+x², maar daarvoor kan je een andere goniometrische identiteit 'handig gebruiken'; er geldt immers 1+tan²t = sec²t; stel dus x = a.tan(t) voor in dit geval en dan...
bedankt TD ;)
Graag gedaan ;) .
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 247

Re: Integraal

Ik heb even liggen knutselen, en de enige manier die ik vond om aan de oplossing te geraken was (en ik pik in vanaf deze stap:
\(${\displaystyle\int\frac{adt}{{a^3(1+tan^2t)^\frac{3}{2}}cos^2t}=...\)
je zet de constante buiten de integraal (dus 1/a^3) en dan blijft over in de noemer:
\((1+tan^2t)^\frac{3}{2}cos^2t\)
dan trek ik het boeltje uit elkaar, we hebben:
\(\frac{1}{sec^3t}*\frac{1}{cos^2t}\)
en als dat toegelaten is, zou ik zeggen dat
\(\frac{1}{cos^2t}=sec^2t\)


en dus
\(\frac{sec^2t}{sec^3t}=\frac{1}{sect}\)
en volgens de formule
\(sect=\frac{1}{cost}\)
zou
\(\frac{1}{sect}\)
dus gelijk zijn aan
\(cost\)
wat uiteindelijk geïntegreerd moet worden...

zoiets? Of ben ik verstrooid en vergeet ik weer wat basisregels?

of mag je niet zeggen dat (1+tan^3t) gelijk is aan sec^3t? Want zo goed ken ik het niet

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integraal

Skyliner schreef:(...)

en dus
\(\frac{sec^2t}{sec^3t}=\frac{1}{sect}\)
of mag je niet zeggen dat (1+tan^3t) gelijk is aan sec^3t? Want zo goed ken ik het niet
Je doet het hierboven dus goed, maar dit begrijp ik niet. Wat hier staat klopt niet, maar dat gebruik je ook niet. Het is 1+tan²t = sec²t (niet met een derdemacht). Hierboven staat dan nog eens een derdemacht, maar dat is niet wat je hier noteert...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 247

Re: Integraal

Ja inderdaad, dat klopt niet. Ik dacht daar even verkeerd. Ik heb de oefening nog eens helemaal opnieuw gemaakt, en ik zag wat ik fout deed.

Ik had in de noemer
\(1+tan^2t\)
te laat omgezet naar
\(sec^2t\)
waardoor ik met die machten in de problemen kwam.

Dus het zou moeten zijn
\((1+tan^2t)^\frac{3}{2}=(sec^2t)^\frac{3}{2}=sec^3t\)
enzovoort...

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integraal

Dus het zou moeten zijn
\((1+tan^2t)^\frac{3}{2}=(sec^2t)^\frac{3}{2}=sec^3t\)
enzovoort...
Klopt.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 247

Re: Integraal

In de cursus staat volgende integraal:
\(\int{\sqrt{a^2-x^2}dx=\int{(acost)(acostdt)\)
welke ik begrijp, er staat een integraal van de vorm
\(a^2-x^2\)
onder een vierkantswortel, die moeten we zien weg te krijgen, en via substitutie lukt dat, als
\(x=asint\)
dat geeft inderdaad bovengenoemde integraal. De volgende stap is echter
\(a^2\int{\frac{1-cos^2t}{2}dt\)
en dat begrijp ik niet zo goed... Er staat
\((acost)(acostdt)\)
Vermenigvuldig die en je krijgt
\(cos^2t\)
dan moet je dit toch herschrijven als
\(\frac{1}{2}(1+cos2t)\)
(volgens de formule van carnot)?

de constante 'a' heb ik hier even buiten beschouwing gelaten

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integraal

en dat begrijp ik niet zo goed... Er staat
\((acost)(acostdt)\)
Vermenigvuldig die en je krijgt
\(cos^2t\)
dan moet je dit toch herschrijven als
\(\frac{1}{2}(1+cos2t)\)
(volgens de formule van carnot)?
Dat lijkt mij ook!
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer