Themen
f(x)=(-4x^2-20x+-9)^(1/2)−6−5−4−3−2−10123456−3-2.5−2-1.5−1-0.500.511.522.53xy

Übung

4x220x9dx\int\sqrt{-4x^2-20x-9}dx

Schritt-für-Schritt-Lösung

1

Schreiben Sie den Ausdruck 4x220x9\sqrt{-4x^2-20x-9} innerhalb des Integrals in faktorisierter Form um

4((x+52)2+4)dx\int\sqrt{4\left(-\left(x+\frac{5}{2}\right)^2+4\right)}dx
2

Schreiben Sie den Ausdruck 4((x+52)2+4)\sqrt{4\left(-\left(x+\frac{5}{2}\right)^2+4\right)} innerhalb des Integrals in faktorisierter Form um

2(x+52)2+4dx\int2\sqrt{-\left(x+\frac{5}{2}\right)^2+4}dx
3

Wir können das Integral 2(x+52)2+4dx\int2\sqrt{-\left(x+\frac{5}{2}\right)^2+4}dx durch Anwendung der Integrationsmethode der trigonometrischen Substitution lösen, indem wir die Substitution

x=2sin(θ)52x=2\sin\left(\theta \right)-\frac{5}{2}
4

Um nun dθd\theta in dxdx umzuschreiben, müssen wir die Ableitung von xx finden. Um dxdx zu berechnen, können wir die obige Gleichung ableiten

dx=2cos(θ)dθdx=2\cos\left(\theta \right)d\theta
5

Setzt man das ursprüngliche Integral ein, erhält man

4(2sin(θ)+02)2+4cos(θ)dθ\int4\sqrt{-\left(2\sin\left(\theta \right)+\frac{0}{2}\right)^2+4}\cos\left(\theta \right)d\theta
6

Vereinfachung

4(2sin(θ))2+4cos(θ)dθ\int4\sqrt{-\left(2\sin\left(\theta \right)\right)^2+4}\cos\left(\theta \right)d\theta
7

Wenden Sie die Formel an: (ab)n\left(ab\right)^n=anbn=a^nb^n, wobei a=2a=2, b=sin(θ)b=\sin\left(\theta \right) und n=2n=2

44sin(θ)2+4cos(θ)dθ\int4\sqrt{- 4\sin\left(\theta \right)^2+4}\cos\left(\theta \right)d\theta
8

Wenden Sie die Formel an: x+axx+ax=x(1+a)=x\left(1+a\right), wobei a=sin(θ)2a=-\sin\left(\theta \right)^2 und x=4x=4

44(1sin(θ)2)cos(θ)dθ\int4\sqrt{4\left(1-\sin\left(\theta \right)^2\right)}\cos\left(\theta \right)d\theta
9

Wenden Sie die Formel an: (ab)n\left(ab\right)^n=anbn=a^nb^n, wobei a=4a=4, b=1sin(θ)2b=1-\sin\left(\theta \right)^2 und n=12n=\frac{1}{2}

421sin(θ)2cos(θ)dθ\int4\cdot 2\sqrt{1-\sin\left(\theta \right)^2}\cos\left(\theta \right)d\theta
10

Applying the trigonometric identity: 1sin(θ)2=cos(θ)21-\sin\left(\theta \right)^2 = \cos\left(\theta \right)^2

42cos(θ)2cos(θ)dθ\int4\cdot 2\sqrt{\cos\left(\theta \right)^2}\cos\left(\theta \right)d\theta
Why is 1 - sin(x)^2 = cos(x)^2 ?
11

Wenden Sie die Formel an: cxdx\int cxdx=cxdx=c\int xdx, wobei c=4c=4 und x=2cos(θ)2cos(θ)x=2\sqrt{\cos\left(\theta \right)^2}\cos\left(\theta \right)

4cos(θ)2cos(θ)dθ4\int\sqrt{\cos\left(\theta \right)^2}\cos\left(\theta \right)d\theta
12

Simplify cos(θ)2\sqrt{\cos\left(\theta \right)^2} using the power of a power property: (am)n=amn\left(a^m\right)^n=a^{m\cdot n}. In the expression, mm equals 22 and nn equals 12\frac{1}{2}

4cos(θ)cos(θ)dθ4\int\cos\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)d\theta
13

Wenden Sie die Formel an: xxx\cdot x=x2=x^2, wobei x=cos(θ)x=\cos\left(\theta \right)

4cos(θ)2dθ4\int\cos\left(\theta \right)^2d\theta
14

Wenden Sie die Formel an: cos(θ)2dx\int\cos\left(\theta \right)^2dx=12θ+14sin(2θ)+C=\frac{1}{2}\theta +\frac{1}{4}\sin\left(2\theta \right)+C, wobei x=θx=\theta

4(12θ+14sin(2θ))4\left(\frac{1}{2}\theta +\frac{1}{4}\sin\left(2\theta \right)\right)
15

Drücken Sie die Variable θ\theta in Form der ursprünglichen Variable aus xx

4(12arcsin(x+522)+14sin(2θ))4\left(\frac{1}{2}\arcsin\left(\frac{x+\frac{5}{2}}{2}\right)+\frac{1}{4}\sin\left(2\theta \right)\right)
16

Anwendung der trigonometrischen Identität: sin(2θ)\sin\left(2\theta \right)=2sin(θ)cos(θ)=2\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right), wobei x=θx=\theta

4(12arcsin(x+522)+2(14)sin(θ)cos(θ))4\left(\frac{1}{2}\arcsin\left(\frac{x+\frac{5}{2}}{2}\right)+2\left(\frac{1}{4}\right)\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)\right)
Why does sin(2x) = 2sin(x)cos(x) ?
17

Wenden Sie die Formel an: abc\frac{a}{b}c=cab=\frac{ca}{b}, wobei a=1a=1, b=4b=4, c=2c=2, a/b=14a/b=\frac{1}{4} und ca/b=2(14)sin(θ)cos(θ)ca/b=2\left(\frac{1}{4}\right)\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)

4(12arcsin(x+522)+12sin(θ)cos(θ))4\left(\frac{1}{2}\arcsin\left(\frac{x+\frac{5}{2}}{2}\right)+\frac{1}{2}\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)\right)
18

Drücken Sie die Variable θ\theta in Form der ursprünglichen Variable aus xx

4(12arcsin(x+522)+(x+52)(x+52)2+48)4\left(\frac{1}{2}\arcsin\left(\frac{x+\frac{5}{2}}{2}\right)+\frac{\left(x+\frac{5}{2}\right)\sqrt{-\left(x+\frac{5}{2}\right)^2+4}}{8}\right)
19

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

4(12arcsin(x+522)+(x+52)(x+52)2+48)+C04\left(\frac{1}{2}\arcsin\left(\frac{x+\frac{5}{2}}{2}\right)+\frac{\left(x+\frac{5}{2}\right)\sqrt{-\left(x+\frac{5}{2}\right)^2+4}}{8}\right)+C_0

Endgültige Antwort auf das Problem

4(12arcsin(x+522)+(x+52)(x+52)2+48)+C04\left(\frac{1}{2}\arcsin\left(\frac{x+\frac{5}{2}}{2}\right)+\frac{\left(x+\frac{5}{2}\right)\sqrt{-\left(x+\frac{5}{2}\right)^2+4}}{8}\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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4x220x9dx
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u
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x
y
z
.
(◻)
+
-
×
◻/◻
/
÷
2

e
π
ln
log
log
lim
d/dx
Dx
|◻|
θ
=
>
<
>=
<=
sin
cos
tan
cot
sec
csc

asin
acos
atan
acot
asec
acsc

sinh
cosh
tanh
coth
sech
csch

asinh
acosh
atanh
acoth
asech
acsch

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