Übung
∫−4x2−20x−9dx
Schritt-für-Schritt-Lösung
Zwischenschritte
1
Schreiben Sie den Ausdruck −4x2−20x−9 innerhalb des Integrals in faktorisierter Form um
∫4(−(x+25)2+4)dx
Zwischenschritte
2
Schreiben Sie den Ausdruck 4(−(x+25)2+4) innerhalb des Integrals in faktorisierter Form um
∫2−(x+25)2+4dx
3
Wir können das Integral ∫2−(x+25)2+4dx durch Anwendung der Integrationsmethode der trigonometrischen Substitution lösen, indem wir die Substitution
x=2sin(θ)−25
Zwischenschritte
4
Um nun dθ in dx umzuschreiben, müssen wir die Ableitung von x finden. Um dx zu berechnen, können wir die obige Gleichung ableiten
dx=2cos(θ)dθ
Zwischenschritte
5
Setzt man das ursprüngliche Integral ein, erhält man
∫4−(2sin(θ)+20)2+4cos(θ)dθ
Zwischenschritte
∫4−(2sin(θ))2+4cos(θ)dθ
7
Wenden Sie die Formel an: (ab)n=anbn, wobei a=2, b=sin(θ) und n=2
∫4−4sin(θ)2+4cos(θ)dθ
8
Wenden Sie die Formel an: x+ax=x(1+a), wobei a=−sin(θ)2 und x=4
∫44(1−sin(θ)2)cos(θ)dθ
9
Wenden Sie die Formel an: (ab)n=anbn, wobei a=4, b=1−sin(θ)2 und n=21
∫4⋅21−sin(θ)2cos(θ)dθ
10
Applying the trigonometric identity: 1−sin(θ)2=cos(θ)2
∫4⋅2cos(θ)2cos(θ)dθ
Why is 1 - sin(x)^2 = cos(x)^2 ?
11
Wenden Sie die Formel an: ∫cxdx=c∫xdx, wobei c=4 und x=2cos(θ)2cos(θ)
4∫cos(θ)2cos(θ)dθ
12
Simplify cos(θ)2 using the power of a power property: (am)n=am⋅n. In the expression, m equals 2 and n equals 21
4∫cos(θ)cos(θ)dθ
13
Wenden Sie die Formel an: x⋅x=x2, wobei x=cos(θ)
4∫cos(θ)2dθ
14
Wenden Sie die Formel an: ∫cos(θ)2dx=21θ+41sin(2θ)+C, wobei x=θ
4(21θ+41sin(2θ))
15
Drücken Sie die Variable θ in Form der ursprünglichen Variable aus x
4(21arcsin(2x+25)+41sin(2θ))
16
Anwendung der trigonometrischen Identität: sin(2θ)=2sin(θ)cos(θ), wobei x=θ
4(21arcsin(2x+25)+2(41)sin(θ)cos(θ))
Why does sin(2x) = 2sin(x)cos(x) ?
17
Wenden Sie die Formel an: bac=bca, wobei a=1, b=4, c=2, a/b=41 und ca/b=2(41)sin(θ)cos(θ)
4(21arcsin(2x+25)+21sin(θ)cos(θ))
Zwischenschritte
18
Drücken Sie die Variable θ in Form der ursprünglichen Variable aus x
4⎝⎛21arcsin(2x+25)+8(x+25)−(x+25)2+4⎠⎞
19
Da das Integral, das wir lösen, ein unbestimmtes Integral ist, müssen wir am Ende der Integration die Integrationskonstante hinzufügen C
4⎝⎛21arcsin(2x+25)+8(x+25)−(x+25)2+4⎠⎞+C0
Endgültige Antwort auf das Problem
4⎝⎛21arcsin(2x+25)+8(x+25)−(x+25)2+4⎠⎞+C0