Analysis Beispiele

$\int \frac{x}{\sqrt{x - 3}} d x$

Schritt 1

Sei $u = x - 3$ . Dann ist $d u = d x$ . Forme um unter Vewendung von $u$ und $d$ $u$ .

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Schritt 1.1

Es sei $u = x - 3$ . Ermittle $\frac{d u}{d x}$ .

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Schritt 1.1.1

Differenziere $x - 3$ .

$\frac{d}{d x} [x - 3]$

Schritt 1.1.2

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x - 3$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 3]$ .

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 3]$

Schritt 1.1.3

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d x} [- 3]$

Schritt 1.1.4

Da $- 3$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 3$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$1 + 0$

Schritt 1.1.5

Addiere $1$ und $0$ .

$1$

Schritt 1.2

Schreibe die Aufgabe mithlfe von $u$ und $d u$ neu.

$\int \frac{u + 3}{\sqrt{u}} d u$

Schritt 2

Wende die grundlegenden Potenzregeln an.

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Schritt 2.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{u}$ als $u^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$\int \frac{u + 3}{u^{\frac{1}{2}}} d u$

Schritt 2.2

Bringe $u^{\frac{1}{2}}$ aus dem Nenner durch Potenzieren mit $- 1$ .

$\int (u + 3) {(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1} d u$

Schritt 2.3

Multipliziere die Exponenten in ${(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1}$ .

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Schritt 2.3.1

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\int (u + 3) u^{\frac{1}{2} \cdot - 1} d u$

Schritt 2.3.2

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $- 1$ .

$\int (u + 3) u^{\frac{- 1}{2}} d u$

Schritt 2.3.3

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$\int (u + 3) u^{- \frac{1}{2}} d u$

Schritt 3

Multipliziere $(u + 3) u^{- \frac{1}{2}}$ aus.

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Schritt 3.1

Wende das Distributivgesetz an.

$\int u \cdot u^{- \frac{1}{2}} + 3 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Schritt 3.2

Potenziere $u$ mit $1$ .

$\int u^{1} u^{- \frac{1}{2}} + 3 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Schritt 3.3

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

$\int u^{1 - \frac{1}{2}} + 3 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Schritt 3.4

Schreibe $1$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.

$\int u^{\frac{2}{2} - \frac{1}{2}} + 3 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Schritt 3.5

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\int u^{\frac{2 - 1}{2}} + 3 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Schritt 3.6

Subtrahiere $1$ von $2$ .

$\int u^{\frac{1}{2}} + 3 u^{- \frac{1}{2}} d u$

Schritt 3.7

Stelle $u^{\frac{1}{2}}$ und $3 u^{- \frac{1}{2}}$ um.

$\int 3 u^{- \frac{1}{2}} + u^{\frac{1}{2}} d u$

Schritt 4

Zerlege das einzelne Integral in mehrere Integrale.

$\int 3 u^{- \frac{1}{2}} d u + \int u^{\frac{1}{2}} d u$

Schritt 5

Da $3$ konstant bezüglich $u$ ist, ziehe $3$ aus dem Integral.

$3 \int u^{- \frac{1}{2}} d u + \int u^{\frac{1}{2}} d u$

Schritt 6

Gemäß der Potenzregel ist das Integral von $u^{- \frac{1}{2}}$ nach $u$ gleich $2 u^{\frac{1}{2}}$ .

$3 (2 u^{\frac{1}{2}} + C) + \int u^{\frac{1}{2}} d u$

Schritt 7

Gemäß der Potenzregel ist das Integral von $u^{\frac{1}{2}}$ nach $u$ gleich $\frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}}$ .

$3 (2 u^{\frac{1}{2}} + C) + \frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}} + C$

Schritt 8

Vereinfache.

$6 u^{\frac{1}{2}} + \frac{2}{3} u^{\frac{3}{2}} + C$

Schritt 9

Ersetze alle $u$ durch $x - 3$ .

$6 {(x - 3)}^{\frac{1}{2}} + \frac{2}{3} {(x - 3)}^{\frac{3}{2}} + C$