Analysis Beispiele

Berechne das Integral Integral von 0 bis 1 über (6x+2)/((x+1)(2x+1)) nach x
Schritt 1
Schreibe den Bruch mithilfe der Teilbruchzerlegung.
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Schritt 1.1
Zerlege den Bruch und multipliziere mit dem gemeinsamen Nenner durch.
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Schritt 1.1.1
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 1.1.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.1.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2
Bilde für jeden Faktor im Nenner einen neuen Bruch mit dem Faktor als Nenner und einem unbekannten Wert als Zähler. Da der Faktor im Nenner linear ist, setze eine einzelne Variable für den Zähler ein .
Schritt 1.1.3
Bilde für jeden Faktor im Nenner einen neuen Bruch mit dem Faktor als Nenner und einem unbekannten Wert als Zähler. Da der Faktor im Nenner linear ist, setze eine einzelne Variable für den Zähler ein .
Schritt 1.1.4
Multipliziere jeden Bruch in der Gleichung mit dem Nenner des ursprünglichen Ausdrucks. In diesem Fall ist der Nenner gleich .
Schritt 1.1.5
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 1.1.5.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 1.1.5.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 1.1.6
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 1.1.6.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 1.1.6.2
Dividiere durch .
Schritt 1.1.7
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 1.1.8
Multipliziere.
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Schritt 1.1.8.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.8.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.9
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 1.1.9.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 1.1.9.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 1.1.9.1.2
Dividiere durch .
Schritt 1.1.9.2
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 1.1.9.3
Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.
Schritt 1.1.9.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.9.5
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 1.1.9.5.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 1.1.9.5.2
Dividiere durch .
Schritt 1.1.9.6
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 1.1.9.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.10
Vereinfache den Ausdruck.
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Schritt 1.1.10.1
Bewege .
Schritt 1.1.10.2
Stelle und um.
Schritt 1.1.10.3
Bewege .
Schritt 1.2
Schreibe Gleichungen für die Teilbruchvariablen und benutze sie, um ein Gleichungssystem aufzustellen.
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Schritt 1.2.1
Erzeuge eine Gleichung für die Variablen der Partialbrüche durch Gleichsetzen der Koeffizienten von jeder Seite der Gleichung. Damit die Gleichung gilt, müssen äquivalente Koeffizienten auf jeder Seite der Gleichung gleich sein.
Schritt 1.2.2
Erzeuge eine Gleichung für die Variablen der Partialbrüche durch Gleichsetzen der Koeffizienten der Terme, die nicht enthalten. Damit die Gleichung gilt, müssen die äquivalenten Koeffizienten auf jeder Seite der Gleichung gleich sein.
Schritt 1.2.3
Stelle das Gleichungssystem auf, um die Koeffizienten der Partialbrüche zu ermitteln.
Schritt 1.3
Löse das Gleichungssystem.
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Schritt 1.3.1
Löse in nach auf.
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Schritt 1.3.1.1
Schreibe die Gleichung als um.
Schritt 1.3.1.2
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 1.3.2
Ersetze alle Vorkommen von durch in jeder Gleichung.
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Schritt 1.3.2.1
Ersetze alle in durch .
Schritt 1.3.2.2
Vereinfache .
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Schritt 1.3.2.2.1
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 1.3.2.2.1.1
Entferne die Klammern.
Schritt 1.3.2.2.2
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 1.3.2.2.2.1
Subtrahiere von .
Schritt 1.3.3
Löse in nach auf.
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Schritt 1.3.3.1
Schreibe die Gleichung als um.
Schritt 1.3.3.2
Bringe alle Terme, die nicht enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
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Schritt 1.3.3.2.1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 1.3.3.2.2
Subtrahiere von .
Schritt 1.3.3.3
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
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Schritt 1.3.3.3.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 1.3.3.3.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 1.3.3.3.2.1
Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.
Schritt 1.3.3.3.2.2
Dividiere durch .
Schritt 1.3.3.3.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 1.3.3.3.3.1
Dividiere durch .
Schritt 1.3.4
Ersetze alle Vorkommen von durch in jeder Gleichung.
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Schritt 1.3.4.1
Ersetze alle in durch .
Schritt 1.3.4.2
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 1.3.4.2.1
Vereinfache .
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Schritt 1.3.4.2.1.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.3.4.2.1.2
Subtrahiere von .
Schritt 1.3.5
Liste alle Lösungen auf.
Schritt 1.4
Ersetze jeden der Teilbruchkoeffizienten in durch die Werte, die für und ermittelt wurden.
Schritt 1.5
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 2
Zerlege das einzelne Integral in mehrere Integrale.
Schritt 3
Da konstant bezüglich ist, ziehe aus dem Integral.
Schritt 4
Sei . Dann ist . Forme um unter Vewendung von und .
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Schritt 4.1
Es sei . Ermittle .
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Schritt 4.1.1
Differenziere .
Schritt 4.1.2
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 4.1.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 4.1.5
Addiere und .
Schritt 4.2
Setze die untere Grenze für in ein.
Schritt 4.3
Addiere und .
Schritt 4.4
Setze die obere Grenze für in ein.
Schritt 4.5
Addiere und .
Schritt 4.6
Die für und gefundenen Werte werden dazu verwendet, um das bestimmte Integral zu berechnen.
Schritt 4.7
Schreibe die Aufgabe mithilfe von , und den neuen Grenzen der Integration neu.
Schritt 5
Das Integral von nach ist .
Schritt 6
Da konstant bezüglich ist, ziehe aus dem Integral.
Schritt 7
Da konstant bezüglich ist, ziehe aus dem Integral.
Schritt 8
Mutltipliziere mit .
Schritt 9
Sei . Dann ist , folglich . Forme um unter Verwendung von und .
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Schritt 9.1
Es sei . Ermittle .
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Schritt 9.1.1
Differenziere .
Schritt 9.1.2
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 9.1.3
Berechne .
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Schritt 9.1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 9.1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 9.1.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.1.4
Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.
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Schritt 9.1.4.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 9.1.4.2
Addiere und .
Schritt 9.2
Setze die untere Grenze für in ein.
Schritt 9.3
Vereinfache.
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Schritt 9.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.3.2
Addiere und .
Schritt 9.4
Setze die obere Grenze für in ein.
Schritt 9.5
Vereinfache.
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Schritt 9.5.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.5.2
Addiere und .
Schritt 9.6
Die für und gefundenen Werte werden dazu verwendet, um das bestimmte Integral zu berechnen.
Schritt 9.7
Schreibe die Aufgabe mithilfe von , und den neuen Grenzen der Integration neu.
Schritt 10
Vereinfache.
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Schritt 10.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 11
Da konstant bezüglich ist, ziehe aus dem Integral.
Schritt 12
Vereinfache.
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Schritt 12.1
Kombiniere und .
Schritt 12.2
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
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Schritt 12.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 12.2.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 12.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 12.2.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 12.2.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 12.2.2.4
Dividiere durch .
Schritt 13
Das Integral von nach ist .
Schritt 14
Substituiere und vereinfache.
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Schritt 14.1
Berechne bei und .
Schritt 14.2
Berechne bei und .
Schritt 14.3
Entferne die Klammern.
Schritt 15
Vereinfache.
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Schritt 15.1
Nutze die Quotienteneigenschaft von Logarithmen, .
Schritt 15.2
Nutze die Quotienteneigenschaft von Logarithmen, .
Schritt 16
Vereinfache.
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Schritt 16.1
Der Absolutwert ist der Abstand zwischen einer Zahl und null. Der Abstand zwischen und ist .
Schritt 16.2
Der Absolutwert ist der Abstand zwischen einer Zahl und null. Der Abstand zwischen und ist .
Schritt 16.3
Dividiere durch .
Schritt 16.4
Der Absolutwert ist der Abstand zwischen einer Zahl und null. Der Abstand zwischen und ist .
Schritt 16.5
Der Absolutwert ist der Abstand zwischen einer Zahl und null. Der Abstand zwischen und ist .
Schritt 16.6
Dividiere durch .
Schritt 17
Das Ergebnis kann in mehreren Formen wiedergegeben werden.
Exakte Form:
Dezimalform:
Schritt 18