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Übung

$\int\frac{1}{2sin\left(x\right)cos\left(x\right)}dx$

Schritt-für-Schritt-Lösung

1

Vereinfachen Sie $\frac{1}{2\sin\left(x\right)\cos\left(x\right)}$ in $\csc\left(2x\right)$ durch Anwendung trigonometrischer Identitäten

$\int\csc\left(2x\right)dx$
2

Wir können das Integral $\int\csc\left(2x\right)dx$ lösen, indem wir die Methode der Integration durch Substitution (auch U-Substitution genannt) anwenden. Zunächst müssen wir einen Abschnitt innerhalb des Integrals mit einer neuen Variablen identifizieren (nennen wir sie $u$), die, wenn sie substituiert wird, das Integral einfacher macht. Wir sehen, dass $2x$ ein guter Kandidat für die Substitution ist. Definieren wir eine Variable $u$ und weisen sie dem gewählten Teil zu

$u=2x$
3

Um nun $dx$ in $du$ umzuschreiben, müssen wir die Ableitung von $u$ finden. Um $du$ zu berechnen, können wir die obige Gleichung ableiten

$du=2dx$
4

Isolieren Sie $dx$ in der vorherigen Gleichung

$dx=\frac{du}{2}$
5

Setzen Sie $u$ und $dx$ in das Integral ein und vereinfachen Sie

$\int\frac{\csc\left(u\right)}{2}du$
6

Wenden Sie die Formel an: $\int\frac{x}{c}dx$$=\frac{1}{c}\int xdx$, wobei $c=2$ und $x=\csc\left(u\right)$

$\frac{1}{2}\int\csc\left(u\right)du$
7

Wenden Sie die Formel an: $\int\csc\left(\theta \right)dx$$=-\ln\left(\csc\left(\theta \right)+\cot\left(\theta \right)\right)+C$, wobei $x=u$

$-\left(\frac{1}{2}\right)\ln\left|\csc\left(u\right)+\cot\left(u\right)\right|$
8

Wenden Sie die Formel an: $\frac{a}{b}c$$=\frac{ca}{b}$, wobei $a=1$, $b=2$, $c=-1$, $a/b=\frac{1}{2}$ und $ca/b=-\left(\frac{1}{2}\right)\ln\left(\csc\left(u\right)+\cot\left(u\right)\right)$

$-\frac{1}{2}\ln\left|\csc\left(u\right)+\cot\left(u\right)\right|$
9

Ersetzen Sie $u$ durch den Wert, den wir ihm am Anfang zugewiesen haben: $2x$

$-\frac{1}{2}\ln\left|\csc\left(2x\right)+\cot\left(2x\right)\right|$
10

Anwendung der trigonometrischen Identität: $\csc\left(nx\right)+\cot\left(nx\right)$$=\cot\left(\frac{n}{2}x\right)$, wobei $nx=2x$ und $n=2$

$-\frac{1}{2}\ln\left|\cot\left(x\right)\right|$
11

Da das Integral, das wir lösen, ein unbestimmtes Integral ist, müssen wir am Ende der Integration die Integrationskonstante hinzufügen $C$

$-\frac{1}{2}\ln\left|\cot\left(x\right)\right|+C_0$

Endgültige Antwort auf das Problem

$-\frac{1}{2}\ln\left|\cot\left(x\right)\right|+C_0$

Wie sollte ich dieses Problem lösen?

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  • Weierstrass Substitution
  • Produkt von Binomischen mit gemeinsamem Term
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asin
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acot
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