Integraal op "speciale" manier evalueren.

Moderators: dirkwb, Xilvo

Berichten: 2.589

Integraal op "speciale" manier evalueren.

Stel ik heb volgende integraal
\(\int ^{ + \infty} _ {- \infty} \frac{dx}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}} \)
en wil die op volgende manier oplossen:

1) eerst een substitutie doorvoeren waarbij:
\( x=tan(\theta)\)
en dus:
\(dx=\frac{1}{cos^2(\theta)}d\theta\)
2) eenmaal dit uitgewerkt bekom ik
\(\int\frac{1}{cos(\theta)}\)
en hiervoor gebruik ik de substitutie
\(v=sin(\theta)\)
met bijhorend
\(dv=cos(\theta)d\theta\)
3) dan bekom ik
\(\int\frac{dv}{1-v^2}\)
welke ik oplos mbv breuksplitsing.

4) tenslotte heb ik
\( ln(\sqrt{1-v^2})\)
in plaats van nu de volledige terugsubstitutie te doen probeer ik de grenzen mee te substitueren zodus:

1) wat als
\(\lim_ {x\rightarrow \infty}\)
? wel dan
\(\theta \rightarrow \frac{\pi}{2}\)
2)de sin van
\(\frac{\pi}{2}\)
zal 1 worden.

3) zodat we invullen
\( ln(\sqrt{1-1^2})\)
is dus
\(ln(0)=-\infty\)
4) als ik dit nu ook doe voor de ondergrens bekom ik analoog
\(ln(0)=-\infty\)
Nu is mijn vraag mag ik dit zowel doen? waarom zit ik al dan niet juist of fout? Groeten.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

2) Ik kom op
\(\int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \cos{t}\ dt\)
uit....
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Berichten: 2.589

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

klopt daar maak ik een eerste fout.

Mag ik dan verder deze methode van niet terugsubstitueren en limieten doorrekenen gebruiken? Bestaat er geen eenvoudig weg naar de oplossing? daar mijn computer programma het volgende geeft:
\(\int\frac{1}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}}=\frac{x}{\sqrt{(1+x^2)}}\)
dus het resultaat vinden zonder goniometrische substituties?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

Als je bij elk substitutie je grenzen mee aanpast hoef je natuurlijk niet terug te substitueren.

Ik zal straks even kijken of het ook zonder gonio kan.
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

Kan ook zonder gonio, zie maar welke makkelijker is. (Ik denk sowieso dat dit op veel manieren kan)
\(\int ^{ + \infty} _ {- \infty} \frac{dx}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}}= 2 \int ^{ \infty} _ {0} \frac{dx}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}} \)
substitutie
\(x=\frac{1}{u} \Rightarrow dx=-\frac{1}{u^2} \du\)
\(2 \int ^{ \infty} _ {0} \frac{dx}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}}=2 \int_0^{\infty} \frac{x}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}} \ du \)
......
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

daar mijn computer programma het volgende geeft:
\(\int\frac{1}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}}=\frac{x}{\sqrt{(1+x^2)}}\)
dus het resultaat vinden zonder goniometrische substituties?
Computers gebruiken soms gewoon standaard formuletjes om te 'integreren'.

Met de hand kan het dan soms eenvoudiger goniometrisch, in plaats van rationaal.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 2.589

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

ja zonder die belachelijke fout wordt die helemaal niet meer zo speciaal. Bedankt ik heb hem.

Waar vindt je zo'n algoritmes die computer gebruiken?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

Misschien maken computers gebruik van integraal tafels (Misschien is dit ook wat TD bedoeld) :

Zie http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_integrals
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Berichten: 2.589

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

Misschien maken computers gebruik van integraal tafels (Misschien is dit ook wat TD bedoeld) :

Zie http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_integrals
Bedankt.

Maar
\(\frac{1}{x}=u\)
lukt volgens mij niet.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

Tot waar ben je gekomen? Volg je tot het laatste gedeelte van mijn post van 17:36?
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Berichten: 2.589

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

je bedoelt waarschijnelijk 16:36?

Wel ik heb wat geprobeerd toen het niet onmiddellijk lukt probeerde ik eens
\(\int\frac{x}{(1+x^2)^\frac{3}{2}}\)
te integreren mbv een computer programma en bekwam ik
\(-\frac{1}{\sqrt{x^2+1}}\)
en dat lijkt me niet
\(-\frac{x}{\sqrt{x^2+1}}\)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

Nee natuurlijk is dat niet het zelfde. Ik heb eerst een substitutie gedaan en gelijk de grenzen mee aangepast, ik heb dan stiekem u vervangen door x (niet terug gesubstitueerd).

Misschien wordt het zo wel duidelijk:

Even met meer tussenstappen:
\(\int ^{ + \infty} _ {- \infty} \frac{1}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}} \ dx= 2 \int ^{ \infty} _ {0} \frac{1}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}} \ dx \Rightarrow -2 \int_{\infty}^0 \frac {1}{u^2(1+\frac{1}{u^2})^{\frac{3}{2}}} \ du=2 \int_{0}^{\infty} \frac {1}{u^2(1+\frac{1}{u^2})^{\frac{3}{2}}} \ du \)
\(2 \int_{0}^{\infty} \frac {1}{u^2(1+\frac{1}{u^2})^{\frac{3}{2}}} \ du=2 \int_{0}^{\infty} \frac{1}{u^2\left(\frac{1+u^2}{u^2} \right)^{\frac{3}{2}}} \ du =2 \int_{0}^{\infty} \frac{\left( u^2 \right)^{\frac{3}{2}}}{u^2\left(1+u^2 \right)^{\frac{3}{2}}} \ du= 2 \int_{0}^{\infty} \frac{u^3}{u^2\left(1+u^2 \right)^{\frac{3}{2}}} \ du \)
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Berichten: 2.589

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

Aja zo dus wel Bedankt.

Berichten: 2.589

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

Afbeelding

als je die substitutie uitgevoerd hebt, bij A dan komt er vanuit
\(-{u^{-2}}du\)
een min teken naar voor maar als je dan je grenzen ook nog eens wisselt dan krijg je daar toch geen min?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: Integraal op "speciale" manier evalueren.

\(\int_a^b f(x) \ dx =F(b)-F(a)\)
\(\int_b^a f(x) \ dx =F(a)-F(b)\)
Dus:
\(\int_a^b f(x) \ dx=-\int_b^a f(x) \ dx \)
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Reageer