8.4. Integration av trigonometriska uttryck

Relevanta dokument
SAMMANFATTNING TATA41 ENVARIABELANALYS 1

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 11 oktober 2004

Frågorna 1 till 6 ska svaras med sant eller falskt och ger vardera 1

Moment 10.1,10.2 Viktiga exempel Övningsuppgifter T10.1,T10.2,T10.3a,b,c,e,Ö10.1a-f,Ö10.3b-e

5B1134 Matematik och modeller Uppgifter från kontrollskrivningar och tentamina under läsåren och

5B1134 Matematik och modeller Uppgifter från kontrollskrivningar och tentamina under läsåren , och

Kapitel 5: Primitiva funktioner

För att uttrycka den primitiva funktionen i den ursprungliga variabeln sätter vi in θ = arcsin 2x. Lektion 14, Envariabelanalys den 23 november 1999

SF1620 (5B1134) Matematik och modeller Uppgifter från kontrollskrivningar och tentamina under tiden

Lösningar till MVE017 Matematisk analys i en variabel för I x 3x y = x. 3x2 + 4.

1 Primitiva funktioner

4x 2 dx = [polynomdivision] 2x x + 1 dx. (sin 2 (x) ) 2. = cos 2 (x) ) 2. t = cos(x),

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 29 augusti 2005

Modul 5: Integraler. Det är viktigt att du blir bra på att integrera, så träna mycket.

Kap 5.7, Beräkning av plana areor, rotationsvolymer, rotationsareor, båglängder.

Föreläsningen ger en introduktion till differentialekvationer och behandlar stoff från delkapitel 18.1, 18.3 och 7.9 i Adams. 18.

Några saker att tänka på inför dugga 2

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen

ENDIMENSIONELL ANALYS DELKURS A3/B kl HJÄLPMEDEL. Lösningarna skall vara försedda med ordentliga motiveringar.

Tentamen SF e Januari 2016

Moment Viktiga exempel Övningsuppgifter. t 4 3t 2 +2 = 0. x 2 3x+2 = 0

Kap Generaliserade multipelintegraler.

Lösningsförslag TATM

Prov i matematik Fristående kurs Analys MN1 distans UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Anders Källström

4. Bestäm eventuella extrempunkter, inflexionspunkter samt horisontella och vertikala asymptoter till y = 1 x 1 + x, och rita funktionens graf.

IX. Primitiva funktioner och differentialekvationer

Blandade A-uppgifter Matematisk analys

KOKBOKEN 3. Håkan Strömberg KTH STH

Institutionen för Matematik. SF1625 Envariabelanalys. Modul 5 Integraler

Tentamen i Envariabelanalys 1

Meningslöst nonsens. December 14, 2014

Partiella differentialekvationer och randvärdesproblem Separabla PDE Klassiska ekvationer och randvärdesproblem

R AKNE OVNING VECKA 2 David Heintz, 13 november 2002

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Maclaurins och Taylors formler. Standardutvecklingar (fortsättning), entydighet, numerisk beräkning av vissa uttryck, beräkning

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 13 januari T = 1 ab sin γ. b sin β = , 956 0, 695 0, 891

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

M0043M Integralkalkyl och Linjär Algebra, H14, Integralkalkyl, Föreläsning 4

Prov i Matematik Prog: NV, Lär., fristående Analys MN UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Michael Melgaard, tel

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i Matematik 1 HF1901 (6H2901) 22 aug 2011 Tid: :15 Lärare:Armin Halilovic

DERIVATA. = lim. x n 2 h h n. 2

Svar till tentan

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

10x 3 4x 2 + x. 4. Bestäm eventuella extrempunkter, inflexionspunkter samt horizontella och vertikala asymptoter. y = x 1 x + 1

cos( x ) I 1 = x 2 ln xdx I 2 = x + 1 (x 1)(x 2 2x + 2) dx

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

KTH Matematik Tentamensskrivning i Differentialekvationer och transformer III, SF1637.

Chalmers tekniska högskola Datum: kl Telefonvakt: Jonny Lindström MVE475 Inledande Matematisk Analys

Lösningsförslag, preliminär version 0.1, 23 januari 2018

x sin(x 2 )dx I 1 = x arctan xdx I 2 = x (x + 1)(x 2 2x + 1) dx

Planering för Matematik kurs D

Läsanvisningar till kapitel 4 i Naturlig matematik

Frågorna 1 till 6 ska svaras med sant eller falskt och ger vardera 1

Lösningar till MVE016 Matematisk analys i en variabel för I yy 1 + y 2 = x.

Prov i matematik Distans, Matematik A Analys UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen

Typexempel med utförliga lösningar TMV130. Matem. Analys i En Var.. V, AT.

TNA003 Analys I för ED, MT, KTS

Visa att vektorfältet F har en potential och bestäm denna. a. F = (3x 2 y 2 + y, 2x 3 y + x) b. F = (2x + y, x + 2z, 2y 2z)

x 2 = lim x 2 x 2 x 2 x 2 x x+2 (x + 3)(x + x + 2) = lim x 2 (x + 1)

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Onsdagen den 5 juni, 2013

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 12 januari 2005

v0.2, Högskolan i Skövde Tentamen i matematik

2x 2 3x 2 4x 2 5x 2. lim. Lösning. Detta är ett gränsvärde av typen

Chalmers tekniska högskola Datum: kl Telefonvakt: Christoffer Standard LMA515 Matematik KI, del B.

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1625 Envariabelanalys

Föreläsning 9: Komplexa tal, del 2

5B1134 Matematik och modeller

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson, Sebastian Pöder

MA2001 Envariabelanalys 6 hp Mikael Hindgren Tisdagen den 9 januari Skrivtid:

SF1625 Envariabelanalys

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Michael Melgaard. Prov i matematik Prog: Datakand., Frist. kurser Derivator o integraler 1MA014

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

6.2 Implicit derivering

Ledtrå dår till lektionsuppgifter

Matematiska Institutionen L osningar till v arens lektionsproblem. Uppgifter till lektion 9:

en primitiv funktion till 3x + 1. Vi får Integralen blir

Tentamen SF Jan Tentamen DEL 1.

INFÖR TENTAN (Av Göran Rundqvist, Allmänna råd: Gör inte för mycket av dina räkningar i huvudet, skriv ner dem istället!

av envariabelfunktionen g(t) och flervariabelfunktionen t = h(x, y) = x 2 + e y.)

Kontrollskrivning KS1T

= 0. Båda skärningsvinklarna är således π/2 (ortogonala riktningsvektorer).

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

10.1 Linjära första ordningens differentialekvationer

Introduktionskurs i matematik LÄSANVISNINGAR

a (och liknande ekvationer). a har lösningar endast om 1 a 1 (eftersom 1 sin( x ) 1). 3 saknar lösningar.

Studietips inför kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

Ekvationer & Funktioner Ekvationer

Lektion 6, Envariabelanalys den 14 oktober Låt oss krympa f:s definitionsmängd till en liten omgivning av x = x 2.

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

= = i K = 0, K =

Dubbelintegraler och volymberäkning

ENDIMENSIONELL ANALYS A3/B kl INGA HJÄLPMEDEL. Lösningarna ska vara försedda med ordentliga motiveringar. lim

Teorifrå gor kåp

Moment Viktiga exempel Övningsuppgifter Ö , Ö1.25, Ö1.55, Ö1.59

Teorifra gor kap

Lösningsmanual Endimensionell analys

Endast kommenterade svar!!! OBS: Inte alla delsteg är redovisade!

Transkript:

68 8 PRIMITIVA FUNKTIONER 8.4. Integration av trigonometriska uttryck Exempel 8.. Bestäm sin 3 x + cos x dx. Trigonometriska ettan tillsammans med ett variabelbyte ger sin 3 x cos + cos x dx = x ( cos x)( + cos x) + cos x sinxdx = sin xdx + cos x { } = ( cos x)sin xdx t = cos x, dt = sin xdx = ( t)dt = t t + C = cos x cos x + C. Exempel 8.. Bestäm cos 3 xdx. Vi har cos 3 xdx = = ( sin x)cos xdx = { } t = sin x, dt = cos xdx ( t )dt = t t3 3 + C = sin x 3 sin3 x + C. Exempel 8.3. Bestäm cos 4 xdx. Med hjälp av Eulers formler, cos x = eix + e ix integralen skrivas cos 4 xdx = = 6 ( e ix + e ix ) 4 dx = 6 ( 4i ei4x + i 4eix + 6x i 4e ix 4i e i4x = e i4x e i4x + 4 e ix e ix + 3 i 6 i 6 6x + C = 3 sin 4x + 4 sin x + 3x 8 + C. och sinx = eix e ix, kan i (e i4x + 4e ix + 6 + 4e ix + e i4x )dx ) + C Observera: Exempel 8. visar att det är ganska lätt att integrera upp en trigonometrisk funktion upphöjt till en udda exponent då en av dessa kan användas som inre derivata vid substitution med trigonometriska ettan. Exempel 8.3 blir därmed mycket svårare då exponenten är jämn och det ovan nämnda inte kan tillämpas.

8.4 Integration av trigonometriska uttryck 69 Exempel 8.4. Bestäm sin xdx genom att använda. Trigonometriska formler. Eulers formel

70 8 PRIMITIVA FUNKTIONER Exempel 8.5. Bestäm e x sinxdx. Alternativ : Eulers formel ger att sinx = eix e ix e x sin xdx = e xeix e ix i = e (+i)x i + i dx = i e ( i)x i i + C i (e (+i)x e ( i)x )dx = i i ( + i)( i) e(+i)x + i i ( i)( + i) e( i)x + C och därmed gäller att: = 4i (( i)e(+i)x ( + i)e ( i)x ) = 4i ex (( i)e ix ( + i)e ix ) + C = 4i ex (( i)(cos x + isin x) ( + i)(cos x isin x)) + C = 4i ex (cos x + isin x icos x + sin x cos x + isin x icos x sin x) + C = 4i ex (isin x icos x) = ex (sin x cos x) + C. Alternativ : Vi använder oss av partiell integration. Här spelar det ingen roll vilken funktion vi integrerar upp och vilken funktion vi deriverar ner. Vi integrerar alltid upp e x : e x sin xdx = e x sinx e x cos xdx ( ) = e x sinx e x cos x + e x sin xdx = e x sinx e x cos x e x sin xdx. Den sökta integralen finns även i högra ledet. Flyttar vi den över till vänstra ledet får vi: e x sin xdx = e x sin x e x cos x + C, dvs e x sin xdx = ex (sin x cos x) + C. Observera: att idén med att använda Eulers formler som var så framgångrik på Exempel 8.3 visar sig vara mindre lämplig på Exempel 8.5, där var partiell integration effektivare.

8.4 Integration av trigonometriska uttryck 7 Exempel 8.6. Bestäm xcos xe x dx.

7 8 PRIMITIVA FUNKTIONER Exempel 8.7. Bestäm sin axcos bxdx. Alternativ : Skriv om integranden med hjälp av Eulers formler: Multiplecera in paranteserna och integrera. e iax e iax e ibx + e ibx sin axcos bxdx = dx. i Alternativ : Partiell integration gånger på samma sätt som i Exempel 8.5. Alternativ 3: Additions formeln för sinus, då a ±b, ger: sin(a + b)x + sin(a b)x sin axcos bxdx = dx = cos(a + b)x a + b cos(a b)x. a b I fallet a = b fås: sin axcos bxdx = sin axcos axdx = sin axdx = cos ax. 4a Fallet a = b hanteras på ett analogt sätt. Observera: att i det här exemplet var det enklast att använda trigonometriska formler. Det här exemplet och speciellt idén med att använda trigonometriska formler i samband med att integrera kommer vi tillbaka till under transformteorin. Exempel 8.8. Bestäm sin 5xcos 3xdx.

8.5 Substitutionen t = tan x 73 8.5. Substitutionen t = tan x Exempel 8.9. För att bestämma t = tan x dx gör vi följande substitution + cos x + sinx dvs x = arctan t och därmed är dx = t + dt. Då gäller det att kunna uttrycka cos x och sin x i den nya variabeln t. Formlerna för dubbla vinkeln tillsammans med den trigonometriska ettan ger och sinx = sin x = sin x cos x = sin x cos x sin x + cos x = tan x tan x + = t t + cos x = cos x = cos x sin x = cos x sin x sin x + cos x = tan x + tan x = t + t Efter insättning och hyfsning fås + cos x + sin x dx = = + t +t + t t + t + dt + t dt = ln + t + C = ln + tan x + C. Exempel 8.30. Bestäm cos x + sin x dx.

74 8 PRIMITIVA FUNKTIONER 8.6. Integration av rotuttryck Exempel 8.3. Bestäm x + dx. Här är det lämpligt att göra substitutionen x + = t x dvs t = x + x +. Då är dt = ( + ) x x dx = + + x dx = x + x + t x + dx. Vilket kan skrivas Alltså får vi att dt t = dx x +. dt x + dx = t = ln t + C = ln(x + x + ) + C. Exempel 8.3. Bestäm x x + 4x + 5 dx. Kvadratkomplettering av nämnaren och variabelbytet t = x + ger: x x + 4x + 5 dx = x (x + ) + dx = t t + dt = t t + dt t + dt = t + ln(t + t + ) + C där vi har utnyttjat resultatet i Exempel 8.3 = x + 4x + 5 ln(x + + x + 4x + 5) + C,

8.6 Integration av rotuttryck 75 x Exempel 8.33. Bestäm + dx. Partiell integration ger x + dx = x + dx = x x + x x x + dx = x x x + + x + dx = {där vi i integralen har lagt till och dragit ifrån en etta} = x x x + + dx + x + dx. x Flyttar vi den sökta integralen + dx till vänstra ledet får vi Utnyttjar vi nu Exempel 8.3, så Alltså, gäller att x + dx = x x + + x + dx. x + dx = x x + + ln(x + x + ) + C. x + dx = x x + + ln(x + x + ) + C. Exempel 8.34. Bestäm x dx, x. Alternativ : Använd partiell integration på samma sätt som i Exempel 8.33. Alternativ : Använd substitutionen x = cos t. Då är dx = sin t dt och x dx = (cost) ( sin t)dt = sin t( sin t)dt = sin t dt cos t sin t = dt = t sin t cos t + C = t 4 4 + C = 4 x x arccos x + C, där vi har använt oss av att sin t = cos t, x = cos t, t = arccos x, och sin t = x.

76 8 PRIMITIVA FUNKTIONER Exempel 8.35. Bestäm x x dx. Exempel 8.36. Bestäm x x dx.