Integratie door substitutie

Moderators: dirkwb, Xilvo

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Integratie door substitutie

Ik snap iets niet van Integratie door substitutie... (dit is meer voor mijn vrije tijdsonderzoek, ik vind integreren gewoon interessant pi.gif )

Stel ik heb
\(\int{(\sin{(3x-2)})dx}\)
,

dan vervang ik
\((3x-2)=y\)
dan heb ik:
\(\int{(\sin{(y)})dx}\)
en dan krijg ik opeens:
\(dx=\frac{1}{3}dy\)
Mijn vraag is nu hoe kom ik aan die
\(\frac{1}{3}\)
???

Voorbeeld kwam van:

http://nl.wikipedia.org/wiki/Integratie_door_substitutie

M.v.g. TKM

PS: erg cool deze omgekeerde kettingregel :D
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: Integratie door substitutie

ALS
\(y=3x-2\)
DAN
\(\frac{dy}{dx}=3\Rightarrow dy=3dx\)
oftewel
\(dx=\frac{dy}{3}\)
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integratie door substitutie

En waarom moet dat dan? Bij een substitutie ga je van x over naar een nieuwe variabele.

Ook de "dx" moet dus aangepast worden, alles moet in functie van de nieuwe variabele.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: Integratie door substitutie

Om het even samen te vatten:

-> Stel ik heb een formule
\(f(x)\)
en die wil ik integreren (en stel dat het ook nog niet snel te integreren is)

-> dan moet ik eerst iets vervangen, stel ik vervang iets in die
\(f(x)\)
door
\(y\)
.

-> Daarna moet ik van die y de afgeleide nemen.

-> En ten slotte:
\(y'(x) \times \int{(f(x))}\)
PS: ergens op wikipedia staat grenzen aanpassen, moet ik dat altijd doen wanneer er grenzen staan gegeven?
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: Integratie door substitutie

[verwijderd bericht]
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: Integratie door substitutie

Om een of andere redenen kon ik hem niet meer bewerken:

Bij voorbeeld 2, waar is dan die sin(x) gebleven?
\(\int\left(1-\cos^2(t)\right)\sin(t)dt= -\int (1-x^2)dx= -x + \frac 13 x^3 + C= -\cos(t) +\frac 13 \cos^3(t) + C\)
\(-\int (1-x^2)dx\)
Thanq TK
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: Integratie door substitutie

Nee, je hebt het niet goed begrepen.

Je begint altijd met een integraal, naar een bepaalde variabele, hier t. Doe je vervolgens een substitutie, dan mag er geen enkele t meer in de integraal voorkomen (!). Je moet alles omschrijven naar de nieuwe variabele.

We hebben
\(\int\left(1-\cos^2(t)\right)\sin(t)dt\)


De variabele is t. Nu stellen we de substitutie
\(x=\cos t\)
. Wat je nu altijd meteen doet na een substitutie x=... ingevoerd te hebben, is dx berekenen.
\(x(t)=\cos t\)
dan geldt
\(dx=x'(t)dt\)
Dus
\(dx=-\sin t dt\)
Nu pas (en niet meteen) ga je de integraal omschrijven zodat er alleen nog maar x-en in voor komen.
\(1-\cos^2 t\to 1-x^2\)
, dat zal duidelijk zijn. Maar er staat ook nog
\(\sin t\)
en
\(dt\)
, terwijl we geen t's meer willen hebben. Zoals we zagen is
\(dx=-\sin t dt\)
, dus we vervangen:
\(\sin t dt\to -dx\)
. De integraal gaat nu over in
\(\int\left(1-\cos^2(t)\right)\left(\sin(t)dt\right)\to\int\left(1-x^2\right)(-dx)=-\int (1-x^2)dx\)
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integratie door substitutie

Afgesplitst van de integralentopic. Die dient meer voor echte "opgaven", het begrip van een methode past beter in Analyse & Calculus.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: Integratie door substitutie

Okay, dit wordt nu wat duidelijker. Maar stel ik heb een normale formule:
\(\int{5x^4}dx\)
dan betekend die dx hierzo eigenlijk niets want ik doe dan gewoon
\(F(x)=x^5\)
, of betekend hier die dx hierzo wel wat? Want hierzo doet ie volgens mij niets...

M.v.g. TK
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: Integratie door substitutie

Wat zou je doen als er dy stond?

Dus
\(\int 5x^4 \ dy \)
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integratie door substitutie

ntstudent schreef:Okay, dit wordt nu wat duidelijker. Maar stel ik heb een normale formule:
\(\int{5x^4}dx\)
dan betekend die dx hierzo eigenlijk niets want ik doe dan gewoon
\(F(x)=x^5\)
, of betekend hier die dx hierzo wel wat? Want hierzo doet ie volgens mij niets...

M.v.g. TK
Wat er achter de "d" staat (hier x), is de variabele waar je naar integreert.

Vergelijk het met de notatie df(x)/dx voor de afgeleide van f(x) naar x.

PS: tegenwoordige tijd krijgt in derde persoon gewoon een "t", "betekent" dus pi.gif
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: Integratie door substitutie

@Morzon: Dat is een goede vraag... ik denk dan dat ik niets zou gaan doen... want ik zie nergens in de formule een y staan ofzo. Ik zou bij god niet weten wat ik dan moet doen :D , maar als er staat integreer ditte of bereken de integraal ervan, dan zou het ik alsnog behandelen als
\(dx\)
ipv dy pi.gif

@TD: foutje :D van mijn spelling. Maar even terug naar mijn integraalvraagje, ik snap nu niet waarom ik het goed doe met die "normale" formules, terwijl ik NIETS doe met die
\(dx\)
. Het is een notatiewijze, dat begrijp ik wel. De betekenis ook, maar dat ik ook iets moet doen MET de notatiewijze dat snap ik niet echt. Waarom doe ik het dan GOED bij die "normale" formules en FOUT bij die formules die ik oplos met substitutie? En wat precies doe ik dan wanneer ik "niets doe"? Volgens mij zie ik iets over het hoofd, als ik "niets doe" met die
\(dx\)
M.v.g. TK
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Integratie door substitutie

Zoals gezegd: de variabele achter de "d" is de variabele waar je naar integreert.

De primitieve van 2x is x², eventueel op een constante na. We noteren dus:
\(\int {2xdx} = x^2 + C\)
Waarom? Omdat de afgeleide van x² gelijk is aan 2x. De afgeleide naar x!

De afgeleide naar y van x², is 0. Want x² hangt niet af van y, het is constant.
\(\int {2xdy} = 2xy + C\)
Waarom? Omdat we nu integreren naar y. Inderaad, 2xy afleiden naar y levert...?

Even wat 'abstracter', het kan eender welke variabele zijn. Bijvoorbeeld:
\(\int {\xi d\xi } = \frac{{\xi ^2 }}{2} + C\)
Of, nog "erger":
\(\int {{\mbox{aap}}\,d{\mbox{aap}}} = \frac{{{\mbox{aap}}^2 }}{2} + C\)
Dus:
\(\int {e^x dx} = e^x + C\)
Maar:
\(\int {e^x dt} = te^x + C\)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: Integratie door substitutie

\(\int\left(1-\cos^2(t)\right)\left(\sin(t)dt\right)\to\int\left(1-x^2\right)(-dx)=-\int (1-x^2)dx\)


Okay nu een ander vraagje, waarom is
\(\sin(t) \times dt = dx\)
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: Integratie door substitutie

Zoals ik al schreef:
\(x(t)=\cos t\)
(daarmee begin je)
\(\frac{dx}{dt}=-\sin t\)
(de afgeleide)
\(dx=-\sin t dt\)
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Reageer