integralen ... reeks

Moderators: dirkwb, Xilvo

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Berichten: 130

integralen ... reeks

volgende oef: § = integraalteken

§ sin^4(x) . cos^4(x) . dx = ????

De uitkomst zou moeten zijn: 1/128 [3x - sin(4x) + 1/8 sin(8x)] + C ...

Heb al vanalles geprobeerd maar het verste waar ik ben geraakt is het volgende:

= § sin^4(x) . cos^4(x) . dx

= § sin^2(x) . sin^2(x) . cos^4(x) . dx

= § [ ((1-cos2x)/2) . ((1-cos2x)/2) . cos^4(x)] . dx

... kan zijn dat k goed bezig ben, maar t kan zijn dat k slecht bezig ben, aangezien ik hier met cos zit en in mijn uitkomsten met sin te doen heb...

iemand een ideetje ofzo ?

HINT : sin(2x) = 2sinx.cosx

Berichten: 8

Re: integralen ... reeks

Je kan best eerst die hint die je vanonder gezet hebt gebruiken (breng de twee over en verhef beide leden tot de vierde) Waarna je een integraal krijgt van een even macht van een sinusfunctie. Deze los je best op door gebruik te maken van de formule sin²x= 1/2 (1-cos 2x) (als je beide leden veheft tot de tweede en x als 2x neemt heb je wat achter je integraal staat). Dan werk je het kwadraat uit en krijg je drie simpelere integralen. Twee zouden op zicht te doen moeten zijn en de derde kun je opnieuw met de verdubbellingsformule doen maar dan die van de cosinus ( plus ipv min).

Berichten: 130

Re: integralen ... reeks

als k t begrijp:

==> sin2x = 2sinx.cosx

==> (sin2x)/2 = sinx.cosx

==> [(sin2x)/2]^4 = [sinx.cosx]^4

==> [(sin2x)/2]^4 = [sinx.]^4 . [cosx]^4

==> § sin^4(x) . cos^4(x) . dx = § [(sin2x)/2]^4 . dx

==> de verdere uitleg begrijp k niet goed ... je zegt "

Deze los je best op door gebruik te maken van de formule sin²x= 1/2 (1-cos 2x) (als je beide leden (welke leden bedoel je ????) veheft tot de tweede en x als 2x neemt heb je wat achter je integraal staat)...

Berichten: 8

Re: integralen ... reeks

Je krijgt dan 1/16 §sin^4 (2x)

en sin²x = 1/2 (1-cos 2x) => sin^4 (2x) = ( 1/2 (cos 4x))²

Berichten: 130

Re: integralen ... reeks

inderdaad.. gevonden....

nu als k even bedenk dan is :

§ cos 4x = 1/4. sin4x

§ cos 5x = 1/5. sin5x

§ cos 8x = 1/8. sin8x

§ cos (delta.x) = 1/delta. sin(delta.x)

thx vr de response.

Berichten: 130

Re: integralen ... reeks

kheb eigenlijk een nieuwe vraagje:

volgende integraag moet opgelost worden:

§ [1 / (x² . vkw (4 +x²))] . dx

dit zou gelijk moeten zijn aan: -1 / (4 sin (Arctg(x/2)) of is idem met : [vkw (4 + x²)] / 4x

Hint: 1 + tg²x = 1 / cos²X

via substitutie methode misschien ...

x = 2 sin y --> dx = 2 cos y dy --> y = Arcsin (x/2)...

= § [1 / (x² . vkw (4 +x²))] . dx

= § [1 / (2² sin y² . vkw (4 + (2 sin y)²))] . 2 cos y dy

= § [1 / (2² sin y² . vkw (4 + 2² sin y²))] . 2 cos y dy

verder lijkt het me vreemd om verder op te lossen .. ofwel ben k in de fout gegaan tot hier ofwel ben k op de verkeerde weg ..

thx.

Berichten: 8

Re: integralen ... reeks

Ik denk dat je beter een andere substitutie neemt, x = 2 tan y heb ik genomen zodat y = Bgtan x/2 (Bgtan is zelfde als Arctan) en dx = 2dy/cos²y

de wortel wordt dan (4+4 tan² y)^1/2 = 2 (1+ tan² y)^1/2 = 2/cos y

en dan werk je de integraal verder uit, je krijgt dus 1/4 § (cos y / sin² y) dy

en dan doe je nog eens substitutie (z = sin y) en dan kom je er wel

Berichten: 130

Re: integralen ... reeks

is het nodig dat je nog eens een 2de keer substitutie toepast ...

kun je dat niet gewoon uitwerken met de basisformules van goniometrie enzo ... ?

werken via partiele integratie bijvoorbeeld ?

Re: integralen ... reeks

Euh, als je dit makkelijker vindt kan dit allemaal:) er zijn vaak wel meerdere mogelijkheden om tot de oplossing te komen.

Berichten: 130

Re: integralen ... reeks

goed ik heb eens geprobeerd om een 2de keer subsitutie toe te passen maar ik geraak ergens vast ....

ik geraak er wel tot volgende oplossing:

= § [1 / (x² . vkw (4 +x²))] . dx

= 1ste keer substitutie...

=> x = 2 sin y --> dx = 2 cos y dy --> y = Arcsin (x/2)

= ...

= 1/4 § (cos y / sin² y) dy

= 2de keer substitutie ...

=> z = sin y; y = Arcsin (z); dy = 1/(vkw(1-z²))

= 1/4 § (cos y / sin² y) dy

= 1/4 § (cos Arcsin (z) / z²) . 1/(vkw(1-z²))

= ... ???

iemand verder ideeen ?

Thx

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: integralen ... reeks

De beste subtitutie lijkt me hier toch x = 2tan(y) <=> dx = 2/cos²(y).

Afbeelding

Berichten: 130

Re: integralen ... reeks

was ik dan fout als ik vanaf hier zeg:

1/4 § (cos y / sin² y) dy

= 2de keer substitutie ...

=> z = sin y; y = Arcsin (z); dy = 1/(vkw(1-z²))

= 1/4 § (cos y / sin² y) dy

= 1/4 § (cos Arcsin (z) / z²) . 1/(vkw(1-z²)) .dz

= 1/4 § cos ( Arcsin(sin y) ) / sin²y . vkw (1-sin²y) dy

= 1/4 § cos y / sin²y . vkw (cos²y) dy

= 1/4 § cos y / sin²y . cos y . dy

= 1/4 § 1 / sin²y . dy

... natuurlijk zit ik hier verveel met die sin²y ipv sin.

in de uitwerking hierboven is er ook één foutje.. het moet niet 1 / ... maar -1 / ... zijn ...

PS: kan ienamd dit mss oplossen zoals ik het zou doen/gedaan hebben maar dan wel op de goede manier ? ;-)

alvast bedankt.

Mvg,

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: integralen ... reeks

Zwolle schreef:was ik dan fout als ik vanaf hier zeg:

1/4 § (cos y / sin² y) dy  

= 2de keer substitutie ...  

=> z = sin y; y = Arcsin (z); dy = 1/(vkw(1-z²))  

= 1/4 § (cos y / sin² y) dy
Je substitutie is niet fout maar je maakt het nodeloos ingewikkeld.

z = sin y <=> dz = cos y dy

=> 1/4 § (cos y / sin² y) dy = 1/4 § 1/z² dz
in de uitwerking hierboven is er ook één foutje.. het moet niet 1 / ... maar -1 / ... zijn ...
Waar staat deze fout precies?

Berichten: 130

Re: integralen ... reeks

geen fout tis juist ...

maar kbergijp dmethode niet echt goed ...

je maakt van dy een d(sin y) ..

is dat partiele integratie ..?

of ben k mis ..

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: integralen ... reeks

Dat is precies de substitutie die je zelf aangaf, maar dan verder gebruikt zoals in m'n vorige post. Dus: z = sin y <=> dz = cos y dy

Reageer