Korisnički Kontrolni Panel
Pogledajte svoj profil
Pogledajte svoje postove
ČPP
Prijavite se

Matematički forum na kojem možete da diskutujete o raznim matematičkim oblastima, pomognete drugima oko rešavanja zadataka, a i da dobijete pomoć kada vam zatreba


















Index stranica MATEMATIČKA ANALIZA INTEGRALI

Dokaz tablicnog integrala

[inlmath]\int xe^x\mathrm dx[/inlmath]

Dokaz tablicnog integrala

Postod jovica » Ponedeljak, 21. April 2014, 12:34

zadatak glasi [inlmath]\int\frac{1}{\sqrt{x^2-4}}\mathrm dx[/inlmath], ja sam nasao da se to moze gledati kao tablicni, ali kapiram da se trazi postupak, ali nemam nikakvu ideju kako bi se to moglo uraditi, pokusao sam da odmah uvrstim smene, ili da racionalizujem, ili da uvedem [inlmath]\cos[/inlmath] ili [inlmath]\sin[/inlmath] ali nije mi dalo rezulata :(
jovica  OFFLINE
 
Postovi: 126
Zahvalio se: 44 puta
Pohvaljen: 1 puta

Sharuj ovu temu na:

Share on Facebook Facebook Share on Twitter Twitter Share on MySpace MySpace Share on Google+ Google+

Re: Dokaz tablicnog integrala

Postod Daniel » Ponedeljak, 21. April 2014, 13:39

Integrali u kojima figuriše [inlmath]\sqrt{x^2-a^2}[/inlmath] rešavaju se smenom [inlmath]x=a\cosh t[/inlmath].
I do not fear death. I had been dead for billions and billions of years before I was born, and had not suffered the slightest inconvenience from it. – Mark Twain
Korisnikov avatar
Daniel  OFFLINE
Administrator
 
Postovi: 9366
Lokacija: Beograd
Zahvalio se: 5203 puta
Pohvaljen: 4973 puta

Re: Dokaz tablicnog integrala

Postod jovica » Četvrtak, 24. April 2014, 00:12

ahm, a ne postoji nikakav drugi nacin, osim korisnjenjem te hiperbolicke trigonometrije, posto se ona ne uci u srednjoj skoli(bar ja nisam)? :D
jovica  OFFLINE
 
Postovi: 126
Zahvalio se: 44 puta
Pohvaljen: 1 puta

Re: Dokaz tablicnog integrala

Postod Daniel » Četvrtak, 24. April 2014, 01:39

Jedino što mi pada na pamet, to je da, pošto se kosinus hiperbolički definiše kao
[dispmath]\cosh x\;\mathop=^\mathrm{def}\;\frac{e^x+e^{-x}}{2}[/dispmath]
ne uvedemo smenu [inlmath]x=a\cosh t[/inlmath], već uvedemo smenu [inlmath]x=a\cdot\frac{e^t+e^{-t}}{2}[/inlmath]. :D
Nije šija nego vrat, ali bar nema kosinusa hiperboličkog.
[inlmath]a=2\;\Rightarrow\;x=\cancel 2\cdot\frac{e^t+e^{-t}}{\cancel 2}=e^t+e^{-t}\\
\mathrm dx=\left(e^t-e^{-t}\right)\mathrm dt[/inlmath]
Ovde treba da uvedemo jedan mali uslov – da je [inlmath]t>0[/inlmath], videćemo kasnije zašto.
Tim uslovom se ništa ne narušava, budući da je [inlmath]f\left(t\right)=e^t+e^{-t}[/inlmath] parna funkcija:
[inlmath]f\left(-t\right)=e^{-t}+e^{-\left(-t\right)}=e^{-t}+e^t=e^t+e^{-t}=f\left(t\right)[/inlmath]
tako da, ako se neka vrednost [inlmath]x[/inlmath] može preslikati u negativno [inlmath]t[/inlmath], tada se isto može preslikati i u pozitivno [inlmath]t[/inlmath]. Prema tome, uslovom [inlmath]t>0[/inlmath] nismo ništa ograničili što se tiče same mogućnosti smene.
[dispmath]\int\frac{\mathrm dx}{\sqrt{x^2-4}}=\int\frac{e^t-e^{-t}}{\sqrt{\left(e^t+e^{-t}\right)^2-4}}\mathrm dt=\int\frac{e^t-e^{-t}}{\sqrt{e^{2t}+2e^te^{-t}+e^{-2t}-4}}\mathrm dt=[/dispmath][dispmath]=\int\frac{e^t-e^{-t}}{\sqrt{e^{2t}+2\cdot 1+e^{-2t}-4}}\mathrm dt=\int\frac{e^t-e^{-t}}{\sqrt{e^{2t}-2+e^{-2t}}}\mathrm dt=\int\frac{e^t-e^{-t}}{\sqrt{\left(e^t\right)^2-2e^te^{-t}+\left(e^{-t}\right)^2}}\mathrm dt=[/dispmath][dispmath]=\int\frac{e^t-e^{-t}}{\sqrt{\left(e^t-e^{-t}\right)^2}}\mathrm dt=\int\frac{e^t-e^{-t}}{\left|e^t-e^{-t}\right|}\mathrm dt=[/dispmath]
Na ovom mestu dolazi do značaja onaj uslov [inlmath]t>0[/inlmath]:
[inlmath]t>0\quad\Rightarrow\quad e^t>e^{-t}\quad\Rightarrow\quad e^t-e^{-t}>0\quad\Rightarrow\quad\left|e^t-e^{-t}\right|=e^t-e^{-t}[/inlmath]
[dispmath]=\int\frac{\cancel{e^t-e^{-t}}}{\cancel{e^t-e^{-t}}}\mathrm dt=\int\mathrm dt=t+c[/dispmath]
E sad treba naći koliko je [inlmath]t[/inlmath]:
[dispmath]x=e^t+e^{-t}\quad /\cdot e^t[/dispmath][dispmath]xe^t=\left(e^t\right)^2+1[/dispmath][dispmath]\left(e^t\right)^2-xe^t+1=0[/dispmath][dispmath]\left(e^t\right)_{1,2}=\frac{x\pm\sqrt{x^2-4}}{2}[/dispmath][dispmath]t_{1,2}=\ln\frac{x\pm\sqrt{x^2-4}}{2}[/dispmath]
Pošto imamo uslov da je [inlmath]t>0[/inlmath], sledi:
[inlmath]\ln\frac{x\pm\sqrt{x^2-4}}{2}>0\quad\Rightarrow\quad\frac{x\pm\sqrt{x^2-4}}{2}>1\quad\Rightarrow\quad x\pm\sqrt{x^2-4}>2\quad\Rightarrow\quad\pm\sqrt{x^2-4}>2-x[/inlmath]
Rešenje s minusom otpada, jer bi tada bilo:
[inlmath]-\sqrt{x^2-4}>2-x\quad\Rightarrow\quad\sqrt{x^2-4}<x-2\\
x-2\ge 0\;\land\;x^2-4<\left(x-2\right)^2\\
x\ge 2\;\land\;\cancel{x^2}-4<\cancel{x^2}-4x+4\\
x\ge 2\;\land\;x<2\quad\bot[/inlmath]
Prema tome, uzimamo samo rešenje s plusom:
[dispmath]t_{1,2}=\ln\frac{x+\sqrt{x^2-4}}{2}[/dispmath][dispmath]t_{1,2}=\ln\left(x+\sqrt{x^2-4}\right)-\ln 2[/dispmath]
Konačno, integral je jednak:
[dispmath]t+c=\ln\left(x+\sqrt{x^2-4}\right)+\underbrace{c-\ln 2}_c=\enclose{box}{\ln\left(x+\sqrt{x^2-4}\right)+c}[/dispmath]
I do not fear death. I had been dead for billions and billions of years before I was born, and had not suffered the slightest inconvenience from it. – Mark Twain
Korisnikov avatar
Daniel  OFFLINE
Administrator
 
Postovi: 9366
Lokacija: Beograd
Zahvalio se: 5203 puta
Pohvaljen: 4973 puta

Re: Dokaz tablicnog integrala

Postod jovica » Četvrtak, 24. April 2014, 18:38

a jao da si mi rekao da je toliki dokaz ne bih ti trazio da kucas ... :))) msm da mi je lakse da ga naucim kao tablicni nego kako se izracunava :)
jovica  OFFLINE
 
Postovi: 126
Zahvalio se: 44 puta
Pohvaljen: 1 puta

Re: Dokaz tablicnog integrala

Postod Daniel » Četvrtak, 24. April 2014, 18:49

Ne boj se, neće škoditi sigurno... :) Naći će se već neko kome će ovo poslužiti. :P
I do not fear death. I had been dead for billions and billions of years before I was born, and had not suffered the slightest inconvenience from it. – Mark Twain
Korisnikov avatar
Daniel  OFFLINE
Administrator
 
Postovi: 9366
Lokacija: Beograd
Zahvalio se: 5203 puta
Pohvaljen: 4973 puta

  • +2

Re: Dokaz tablicnog integrala

Postod Milovan » Četvrtak, 24. April 2014, 22:24

Ne znam da li je ovo lakše, ali svakako je način da se ovo reši bez upotrebe hiperboličkih funkcija...
[dispmath]\int\frac{1}{\sqrt{x^2-4}}\mathrm{d}x[/dispmath]
Uvedimo smenu [inlmath]x=\frac{2}{\cos t}[/inlmath]
Tada je [dispmath]\mathrm{d}x=2\frac{\sin t}{\cos^2t}\mathrm{d}t=2\:\mathrm{tg}\:t\cdot\frac{1}{\cos t}\mathrm{d}t[/dispmath]
Polazni integral postaje:
[dispmath]\int\frac{1}{\sqrt{x^2-4}}\mathrm{d}x=\int\frac{1}{\sqrt{\left(\frac{2}{\cos t}\right)^2-4}}2\:\mathrm{tg}\:t\cdot\frac{1}{\cos t}\mathrm{d}t[/dispmath][dispmath]=2\cdot\frac{1}{2}\int\frac{\mathrm{tg}\:t}{\cos t\cdot\sqrt{\left(\frac{1}{\cos t}\right)^2-1}}\mathrm{d}t=\int\frac{\mathrm{tg}\:t}{\mathrm{tg}\:t\cdot\cos t}\mathrm{d}t=\int\frac{1}{\cos t}\mathrm{d}t[/dispmath]
Time se ovo svelo na jedan relativno prostiji integral. Ima dosta načina da se on reši. Ponudiću jedan:
[dispmath]\int\frac{1}{\cos t}\mathrm{d}t=\int\frac{\cos t}{\cos^2t}\mathrm{d}t=\int\frac{\cos t}{1-\sin^2t}\mathrm{d}t[/dispmath]
Dalje ide smena [inlmath]z=\sin t[/inlmath]. Kako je onda [inlmath]\mathrm{d}z=\cos t\mathrm{d}t[/inlmath], integral se svede na:
[dispmath]\int\frac{1}{1-z^2}\mathrm{d}z[/dispmath]
Ovo je već integral racionalne funkcije koji se dalje lako rešava... Posle vratiš smene itd.
Korisnikov avatar
Milovan  OFFLINE
 
Postovi: 568
Zahvalio se: 356 puta
Pohvaljen: 704 puta

  • +1

Re: Dokaz tablicnog integrala

Postod Daniel » Petak, 25. April 2014, 08:04

:text-goodpost:

Inače, proverio sam, za opšti slučaj koji bi glasio
[dispmath]\int\frac{\mathrm dx}{\sqrt{x^2-a^2}}[/dispmath]
smena bi bila [inlmath]x=\frac{a}{\cos t}[/inlmath] i uvek bi se, bez obzira na vrednost [inlmath]a[/inlmath], svelo na oblik [inlmath]\int\frac{\mathrm dt}{\cos t}[/inlmath], pa bi se dalje rešavalo na identičan način kao što je Milovan pokazao.



A ako bismo imali sličan integral, ali s plusom,
[dispmath]\int\frac{\mathrm dx}{\sqrt{x^2+a^2}}[/dispmath]
(koji bi se, inače, preko hiperboličkih funkcija rešavao smenom [inlmath]x=a\sinh t[/inlmath]),
možemo, analogno prethodnom slučaju, uvesti smenu [inlmath]x=a\:\mathrm{tg}\:t[/inlmath], pa bismo time integral opet sveli na oblik [inlmath]\int\frac{\mathrm dt}{\cos t}[/inlmath].
I do not fear death. I had been dead for billions and billions of years before I was born, and had not suffered the slightest inconvenience from it. – Mark Twain
Korisnikov avatar
Daniel  OFFLINE
Administrator
 
Postovi: 9366
Lokacija: Beograd
Zahvalio se: 5203 puta
Pohvaljen: 4973 puta

Re: Dokaz tablicnog integrala

Postod Milovan » Petak, 25. April 2014, 16:03

Rekao bih da i smena [inlmath]x=\frac{a}{\sin t}[/inlmath] može da prođe. Mrzi me sad da ispisujem, kotangensi će da se krate, trebalo bi sličan integral onda dobije, samo sa sinusom u imeniocu umesto kosinusa, i minusom ispred, i on se dalje rešava vrlo slično kao što pokazah u prethodnom postu ovde, samo sa sinusom množimo obe strane razlomka, pa će da se svede na integral racionalne funkcije smenom [inlmath]\cos t=z[/inlmath].
Korisnikov avatar
Milovan  OFFLINE
 
Postovi: 568
Zahvalio se: 356 puta
Pohvaljen: 704 puta

Re: Dokaz tablicnog integrala

Postod Daniel » Petak, 25. April 2014, 16:59

Smena [inlmath]x=\frac{a}{\sin t}[/inlmath] je i meni prva pala na pamet pre nego što sam došao do smene s tangensom, ali njenom primenom dobio bi se integral
[dispmath]-\int\frac{\cos t\mathrm dt}{\sin t\sqrt{1+\sin^2t}}[/dispmath]
i onda zeza ovaj plus između jedinice i kvadrata sinusa...

Dalje bi možda i mogla smena [inlmath]\sin t=z[/inlmath], pa [inlmath]z^2=u[/inlmath], ne znam, nisam još isprobao, ali to bi već bio sasvim drugačiji postupak...
I do not fear death. I had been dead for billions and billions of years before I was born, and had not suffered the slightest inconvenience from it. – Mark Twain
Korisnikov avatar
Daniel  OFFLINE
Administrator
 
Postovi: 9366
Lokacija: Beograd
Zahvalio se: 5203 puta
Pohvaljen: 4973 puta

Sledeća

Povratak na INTEGRALI

Ko je OnLine

Korisnici koji su trenutno na forumu: Nema registrovanih korisnika i 53 gostiju


Index stranicaTimObriši sve kolačiće boarda
Danas je Sreda, 22. Oktobar 2025, 21:33 • Sva vremena su u UTC + 1 sat [ DST ]
Pokreće ga phpBB® Forum Software © phpBB Group
Prevod – www.CyberCom.rs