20 svar
102 visningar
naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 10 dec 2023 17:39 Redigerad: 10 dec 2023 17:40

Tips på att komma igång med integral?

Jag sitter med en integral just nu men har inte den blekaste om hur jag ska börja. Har prövat med några variabelbyten men de har bara gjort integralen svårare. Det rör sig om följande integral:

11-4sin2xdx\displaystyle \int_{}^{}\frac{1}{\sqrt{1-4\sin^2x}}\mathrm{d}x

I det försök jag kom längst på förlängde jag med cosxcosx\displaystyle \frac{\cos x}{\cos x} och gjorde variabelbytet sinx=u\displaystyle\sin x = u:

±14u4-5u2+1du\displaystyle \pm\int_{}^{}\frac{1}{\sqrt{4u^4-5u^{2}+1}}\mathrm{d}u

Men det här är inget jag kan integrera. Partialbråksuppdelning verkar inte heller komma på fråga på grund av rottecknet :(. 

Några tips?

Arktos 4391
Postad: 10 dec 2023 17:48

Sätt  t = u2   och faktorisera uttrycket under rotmärket.
Sedan går det nog att partialbråkuppedela.
Vad tror du om det?

naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 10 dec 2023 17:58

Yes. Det låter som en bra idé. Då får man ju följande faktorisering:

±1(u-14)(u+14)(u+1)(u-1)du\displaystyle \pm\int_{}^{}\frac{1}{\sqrt{(u-\frac{1}{4})(u+\frac{1}{4})(u+1)(u-1)}}\mathrm{d}u

Menar du sedan att man ska dela upp nämnaren som en produkt av rötter? Och sedan partialbråksuppdela?

Arktos 4391
Postad: 10 dec 2023 18:16

Ungefär så. Prova!
Kolla en tabell över standardintegraler.

naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 10 dec 2023 18:18

Okej. Då är jag lite lost igen. Hur partialbråksuppdelar man om exponenten inte är ett heltal?

Arktos 4391
Postad: 10 dec 2023 18:19 Redigerad: 10 dec 2023 18:20

Vet inte. Har aldrig provat.
Ansätt ngn lämplig uppdelning 

Arktos 4391
Postad: 10 dec 2023 19:05 Redigerad: 10 dec 2023 19:06
naytte skrev:

Okej. Då är jag lite lost igen. Hur partialbråksuppdelar man om exponenten inte är ett heltal?

Det var nog inget bra förslag.  Jag kommer inte vidare med det. Gör du?

naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 10 dec 2023 19:11 Redigerad: 10 dec 2023 19:12

Nej, inte överhuvudtaget. Hade en tanke om att varje rottecken hade samma inre derivata (1) så att man kunde förlänga med 16/16 och skriva om varje faktor som en derivata, men det ledde ingenvart. Substitution kanske är fel angreppsvinkel?

Laguna Online 30707
Postad: 10 dec 2023 20:48

Kan 2sin(x) = sin(u) vara något? Jag har inte provat.

naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 12 dec 2023 13:33

Intressant idé. Tänker du att man deriverar med avseende på x och får:

cosu·du=2cosx·dx\displaystyle \cos u \cdot\mathrm{d}u=2\cos x\cdot\mathrm{d}x?

Och så får vi ju cosx·dx\cos x \cdot \mathrm{d}x i nämnaren så då kan vi förlänga med 2?

MangeRingh 213
Postad: 12 dec 2023 13:58

Med variabelbytet som Laguna föreslår så blir väl nämnaren betydligt förenklad (med trigonometriska ettan), om jag inte tänker fel.

naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 12 dec 2023 14:56 Redigerad: 12 dec 2023 15:04

Jag gör ett försök då med den substitutionen istället:
2cosx2cosx·11-4sin2xdx\displaystyle \int_{}^{}\frac{2\cos x}{2\cos x}\cdot\frac{1}{\sqrt{1-4\sin^2x}} \mathrm{d}x

=12cosucosx1-sin2udu\displaystyle =\frac{1}{2}\int_{}^{}\frac{\cos u}{\cos x\sqrt{1-\sin^{2}u}}\mathrm{d}u

Det verkar inte gå att skriva om ettan med trig-ettan här eftersom man då får:

121cosxdu\displaystyle \frac{1}{2}\int_{}^{}\frac{1}{\cos x}\mathrm{d}u

Och det har jag ingen aning om hur man ska hantera.

EDIT: Man kan ju såklart skriva om cosx\cos x i termer av sinu\sin u enligt variabelbytet. Ska testa detta.

MangeRingh 213
Postad: 12 dec 2023 15:05 Redigerad: 12 dec 2023 15:06

naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 12 dec 2023 15:06 Redigerad: 12 dec 2023 15:11

Ja, men det är ju du och inte dx! Men man kan ju skriva om cosx\cos x som ±14sin2u\displaystyle \pm\sqrt{\frac{1}{4}\sin^2u} och slutligen får man då:

±81sinudu\displaystyle \pm8\int_{}^{}\frac{1}{\sin u}\mathrm{d}u

Detta borde gå att lösa.

Så här kom jag för övrigt fram till detta (ojsan det försvann en etta, fanken också):

Laguna Online 30707
Postad: 12 dec 2023 17:27

1/sin(x) tror jag någon här löste nyligen.

naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 12 dec 2023 17:29

Jo men jag tappade tyvärr bort en etta i uträkningen dit så det stämde tyvärr inte riktigt.

Laguna Online 30707
Postad: 12 dec 2023 17:33

Jaha, men 1/cos(x) går nog lika bra.

naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 12 dec 2023 17:44

Ja men problemet är ju att jag har 1/cosx men differentialen är du och inte dx. Hur ska man göra då?

Laguna Online 30707
Postad: 12 dec 2023 19:05

Det tänkte jag inte på.

D4NIEL Online 2961
Postad: 12 dec 2023 20:19 Redigerad: 12 dec 2023 20:22

Det här en elliptisk integral. Ingångar kan vara att googla "Incomplete elliptic integral of the first kind" eller börja nysta här: https://dlmf.nist.gov/19.2#E4

Men eftersom det ligger lite utanför gymnasiekursen skulle nog min första fråga vara "Hur i hela världen dök den integralen upp och är det kanske tänkt att du ska lösa den numeriskt?"

En genväg skulle kunna vara Gammafunktionen?

naytte Online 5152 – Moderator
Postad: 12 dec 2023 20:23

Tack för länken, jag ska kika där!

Jag fick integralen av min lärare, men det visade sig sedan (igår) att han hade råkat skriva fel. Men jag vill lösa den ändå, det är fascinerande med integraler. Och det kan ju inte skada att kunna lite extra, liksom.

Svara
Close