Integral kategorisert "vanskelig"

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk for videregående skole og oppover på høyskolenivå. Alle som føler trangen er velkommen til å svare.

Moderators: Aleks855, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa, DennisChristensen, Emilga

Post Reply
andhou
Cantor
Cantor
Posts: 128
Joined: 12/03-2007 23:16

Sliter med å få til denne oppgaven:

[tex]f(x)=\ln\left(x+\sqrt{x^2+1}\right)[/tex]

a) Finn f'(x) - gikk fint, ender opp med
[tex]\frac {1}{\sqrt{x^2+1}}[/tex]


b) [tex]\int_{0}^{1} \frac {1}{\sqrt{x^2+1}}\,\text{dx}[/tex]

ut i fra oppgave a) her bør det vel vi vel kunne si

[tex]\int_{0}^{1} \frac {1}{\sqrt{x^2+1}}\,\text{dx} \,=\, \left[\ln\left(x+\sqrt{x^2+1}\right)\right]_{0}^{1} \,= \, \ln \left(1+\sqrt{2}\right) - 0\,=\, \ln\left(1+\sqrt{2}\right)[/tex]

Men jeg skulle gjerne likt å finne dette integralet selv, ikke bare si at det er sånn fordi [symbol:integral] f'(x) = f(x) og siden det er et bestemt integral så spiller det ingen rolle hva c er. Har prøvd med substitusjon bade det som står inni kvadratroten og hele kvadratroten men ender opp med 1/x du og slikt.

Noen som kan hjelpe - er jeg helt lost?
Charlatan
Guru
Guru
Posts: 2499
Joined: 25/02-2007 17:19

Bruk de kjente funksjonene [tex]\sinh(x)=\frac{e^x-e^{-x}}{2}, [/tex]og [tex]\cosh(x)=\frac{e^x+e^{-x}}{2}[/tex], samt identiteten [tex]\cosh^2(x)-\sinh^2(x)=1[/tex], og at [tex]\frac{\rm{d^2}\sinh(x)}{\rm{d}x^2}=\frac{\rm{d}\cosh(x)}{\rm{d}x}=\sinh(x)[/tex]

Legg merke til at funksjonen har sammenheng med eulers formel: [tex]e^{ix}=\cos(x)+i\sin(x)[/tex].

Vi kan vise at [tex]\sinh(ix)=i\sin(x)[/tex], og at [tex]\cosh(ix)=\cos(x)[/tex].
Last edited by Charlatan on 14/12-2008 21:56, edited 1 time in total.
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Posts: 8552
Joined: 21/08-2006 03:46
Location: Grenland

sett x = sinh(u) og u = arcsinh(x)
da er
dx = cosh(u) du

dessuten er :

[tex]\sinh^2(u)+1=\cosh^2(u)[/tex]

---------------------------
prøv sjøl nå...

[tex]I=\int \frac{1}{\sqrt{x^2+1}}\,dx[/tex]
Last edited by Janhaa on 14/12-2008 22:07, edited 1 time in total.
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
andhou
Cantor
Cantor
Posts: 128
Joined: 12/03-2007 23:16

OK....

De funksjonene, identitetene, notasjonen og gudene vet hva som blir betegnet som "kjente" er noe jeg ikke har vært borti, så hvis jeg setter meg ned og knoter med dette går det vel helst filleveien.

Det er ikke mulig da, siden denne oppgaven er tatt i fra en R2-bok at man skal bruke a) til å ja finne I?


Takker uansett for hjelpen :)
h
Cayley
Cayley
Posts: 77
Joined: 05/02-2008 23:40

andhou wrote:OK....

De funksjonene, identitetene, notasjonen og gudene vet hva som blir betegnet som "kjente" er noe jeg ikke har vært borti, så hvis jeg setter meg ned og knoter med dette går det vel helst filleveien.

Det er ikke mulig da, siden denne oppgaven er tatt i fra en R2-bok at man skal bruke a) til å ja finne I?


Takker uansett for hjelpen :)

Gitt den første oppgaven, er det nok bare meningen at du skal konkludere det du har gjort, og vise til analysens fundamentalteorem.
Det er ikke vits å bruke masse tid på å regne ut dette når svaret er gitt.
(men kanskje god trening)
andhou
Cantor
Cantor
Posts: 128
Joined: 12/03-2007 23:16

Ja, det var det jeg tenkte og, for såvidt meg bekjent er dette ikke pensum :p


Uansett, jeg forsøkte og kom frem til rett svar til slutt, men jeg er noe usikker på om jeg har gjort feil (noe som ikke ville forundret meg)

[tex] I=\int\frac{1}{\sqrt{x^2+1}} \rm{d}x[/tex]
innfører x=sinh(u) u=arcsinh(x) og dx=cosh(u) du (uten at jeg klarer å utdype hvorfor:P)
[tex] =\int \frac{1}{\sqrt{xsinh^2+1}}\rm{d}x [/tex]

[tex]sinh^2(u)+1=cosh^2(u)[/tex]
[tex]I=\int\frac{1}{\sqrt{cosh^2}} \rm{d}x[/tex]
[tex]I=\int \rm{d}u=u + C = arcsinh(x) + C = \ln\left(x+\sqrt{x^2+1}\right) +C[/tex]
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Posts: 8552
Joined: 21/08-2006 03:46
Location: Grenland

Ja, nesteN.

husk at:
[tex]\sinh^2(u)+1=\cosh^2(u)[/tex]

[tex]x=\sinh(u)[/tex]
[tex]dx=\cosh(u)\,du[/tex]

[tex]I=\int\frac{dx}{\sqrt{1+x^2}}=\int\frac{\cosh(u)\,du}{\sqrt{1+\sinh^2(u)}}\int\frac{\cosh(u)\,du}{\cosh(u)}=\int\,du=u\,+\,C=\text arcsinh(x)\,+\,C=\ln(x+\sqrt{x^2+1})\,+\,C[/tex]
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
Charlatan
Guru
Guru
Posts: 2499
Joined: 25/02-2007 17:19

Ved definisjonen av [tex]cosh(x)[/tex] og [tex]sinh(x)[/tex] som jeg skrev ovenfor kan du bevise at de er hverandres deriverte.
Post Reply