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Übung

$\int\sqrt{1+cosx}dx$

Schritt-für-Schritt-Lösung

1

Wenden Sie die Formel an: $\int\sqrt{1+a}dx$$=\int\sqrt{1+a}\frac{\sqrt{conjugate\left(1+a\right)}}{\sqrt{conjugate\left(1+a\right)}}dx$, wobei $a=\cos\left(x\right)$, $1/2=\frac{1}{2}$ und $1+a=1+\cos\left(x\right)$

$\int\sqrt{1+\cos\left(x\right)}\frac{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}dx$
2

Wenden Sie die Formel an: $a\frac{b}{c}$$=\frac{ba}{c}$, wobei $a=\sqrt{1+\cos\left(x\right)}$, $b=\sqrt{1-\cos\left(x\right)}$ und $c=\sqrt{1-\cos\left(x\right)}$

$\int\frac{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}\sqrt{1+\cos\left(x\right)}}{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}dx$
3

Wenden Sie die Formel an: $a^nb^n$$=\left(ab\right)^n$, wobei $a=1-\cos\left(x\right)$, $b=1+\cos\left(x\right)$ und $n=\frac{1}{2}$

$\int\frac{\sqrt{\left(1-\cos\left(x\right)\right)\left(1+\cos\left(x\right)\right)}}{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}dx$
4

Multiplizieren Sie den Einzelterm $1+\cos\left(x\right)$ mit jedem Term des Polynoms $\left(1-\cos\left(x\right)\right)$

$\int\frac{\sqrt{1+\cos\left(x\right)-\cos\left(x\right)\left(1+\cos\left(x\right)\right)}}{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}dx$
5

Wenden Sie die Formel an: $x\left(a+b\right)$$=xa+xb$, wobei $a=1$, $b=\cos\left(x\right)$, $x=-1$ und $a+b=1+\cos\left(x\right)$

$\int\frac{\sqrt{1+\cos\left(x\right)+\left(-1-\cos\left(x\right)\right)\cos\left(x\right)}}{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}dx$
6

Multiplizieren Sie den Einzelterm $\cos\left(x\right)$ mit jedem Term des Polynoms $\left(-1-\cos\left(x\right)\right)$

$\int\frac{\sqrt{1+\cos\left(x\right)-\cos\left(x\right)-\cos\left(x\right)^2}}{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}dx$
7

Vereinfachung

$\int\frac{\sqrt{1-\cos\left(x\right)^2}}{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}dx$
8

Vereinfachen Sie den Ausdruck

$\int\frac{\sin\left(x\right)}{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}dx$
9

Wir können das Integral $\int\frac{\sin\left(x\right)}{\sqrt{1-\cos\left(x\right)}}dx$ 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 $\sqrt{1-\cos\left(x\right)}$ ein guter Kandidat für die Substitution ist. Definieren wir eine Variable $u$ und weisen sie dem gewählten Teil zu

$u=\sqrt{1-\cos\left(x\right)}$
10

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

$du=\frac{1}{2}\left(1-\cos\left(x\right)\right)^{-\frac{1}{2}}\sin\left(x\right)dx$
11

Isolieren Sie $dx$ in der vorherigen Gleichung

$\frac{du}{\frac{1}{2}\left(1-\cos\left(x\right)\right)^{-\frac{1}{2}}\sin\left(x\right)}=dx$
12

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

$\int2du$
13

Wenden Sie die Formel an: $\int cdx$$=cvar+C$, wobei $c=2$

$2u$
14

Ersetzen Sie $u$ durch den Wert, den wir ihm am Anfang zugewiesen haben: $\sqrt{1-\cos\left(x\right)}$

$2\sqrt{1-\cos\left(x\right)}$
15

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

$2\sqrt{1-\cos\left(x\right)}+C_0$

Endgültige Antwort auf das Problem

$2\sqrt{1-\cos\left(x\right)}+C_0$

Wie sollte ich dieses Problem lösen?

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  • Weierstrass Substitution
  • Produkt von Binomischen mit gemeinsamem Term
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sec
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asin
acos
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acot
asec
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sinh
cosh
tanh
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sech
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acsch

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