Analysis Beispiele

$\cos^{4} (2 x)$

Schritt 1

Sei $u_{1} = 2 x$ . Dann ist $d u_{1} = 2 d x$ , folglich $\frac{1}{2} d u_{1} = d x$ . Forme um unter Verwendung von $u_{1}$ und $d$ $u_{1}$ .

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Schritt 1.1

Es sei $u_{1} = 2 x$ . Ermittle $\frac{d u_{1}}{d x}$ .

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Schritt 1.1.1

Differenziere $2 x$ .

$\frac{d}{d x} [2 x]$

Schritt 1.1.2

Da $2$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $2 x$ nach $x$ gleich $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$2 \frac{d}{d x} [x]$

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 $n = 1$ .

$2 \cdot 1$

Schritt 1.1.4

Mutltipliziere $2$ mit $1$ .

$2$

Schritt 1.2

Schreibe die Aufgabe mithlfe von $u_{1}$ und $d u_{1}$ neu.

$\int \cos^{4} (u_{1}) \frac{1}{2} d u_{1}$

Schritt 2

Kombiniere $\cos^{4} (u_{1})$ und $\frac{1}{2}$ .

$\int \frac{\cos^{4} (u_{1})}{2} d u_{1}$

Schritt 3

Da $\frac{1}{2}$ konstant bezüglich $u_{1}$ ist, ziehe $\frac{1}{2}$ aus dem Integral.

$\frac{1}{2} \int \cos^{4} (u_{1}) d u_{1}$

Schritt 4

Vereinfache durch Herausfaktorisieren.

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Schritt 4.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$\frac{1}{2} \int {\cos (u_{1})}^{2 (2)} d u_{1}$

Schritt 4.2

Schreibe ${\cos (u_{1})}^{2 (2)}$ als Potenz um.

$\frac{1}{2} \int {(\cos^{2} (u_{1}))}^{2} d u_{1}$

Schritt 5

Benutze die Halbwinkelformel, um $\cos^{2} (u_{1})$ als $\frac{1 + \cos (2 u_{1})}{2}$ neu zu schreiben.

$\frac{1}{2} \int {(\frac{1 + \cos (2 u_{1})}{2})}^{2} d u_{1}$

Schritt 6

Sei $u_{2} = 2 u_{1}$ . Dann ist $d u_{2} = 2 d u_{1}$ , folglich $\frac{1}{2} d u_{2} = d u_{1}$ . Forme um unter Verwendung von $u_{2}$ und $d$ $u_{2}$ .

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Schritt 6.1

Es sei $u_{2} = 2 u_{1}$ . Ermittle $\frac{d u_{2}}{d u_{1}}$ .

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Schritt 6.1.1

Differenziere $2 u_{1}$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [2 u_{1}]$

Schritt 6.1.2

Da $2$ konstant bezüglich $u_{1}$ ist, ist die Ableitung von $2 u_{1}$ nach $u_{1}$ gleich $2 \frac{d}{d u_{1}} [u_{1}]$ .

$2 \frac{d}{d u_{1}} [u_{1}]$

Schritt 6.1.3

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

$2 \cdot 1$

Schritt 6.1.4

Mutltipliziere $2$ mit $1$ .

$2$

Schritt 6.2

Schreibe die Aufgabe mithlfe von $u_{2}$ und $d u_{2}$ neu.

$\frac{1}{2} \int {(\frac{1 + \cos (u_{2})}{2})}^{2} \frac{1}{2} d u_{2}$

Schritt 7

Da $\frac{1}{2}$ konstant bezüglich $u_{2}$ ist, ziehe $\frac{1}{2}$ aus dem Integral.

$\frac{1}{2} (\frac{1}{2} \int {(\frac{1 + \cos (u_{2})}{2})}^{2} d u_{2})$

Schritt 8

Vereinfache Terme.

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Schritt 8.1

Vereinfache.

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Schritt 8.1.1

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{2 \cdot 2} \int {(\frac{1 + \cos (u_{2})}{2})}^{2} d u_{2}$

Schritt 8.1.2

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{1}{4} \int {(\frac{1 + \cos (u_{2})}{2})}^{2} d u_{2}$

Schritt 8.2

Schreibe $\frac{1 + \cos (u_{2})}{2}$ als ein Produkt um.

$\frac{1}{4} \int {(\frac{1}{2} \cdot (1 + \cos (u_{2})))}^{2} d u_{2}$

Schritt 8.3

Multipliziere ${(\frac{1}{2} \cdot (1 + \cos (u_{2})))}^{2}$ aus.

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Schritt 8.3.1

Schreibe die Potenz um als ein Produkt.

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{2} \cdot (1 + \cos (u_{2})) (\frac{1}{2} \cdot (1 + \cos (u_{2}))) d u_{2}$

Schritt 8.3.2

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{1}{4} \int (\frac{1}{2} \cdot 1 + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) (\frac{1}{2} \cdot (1 + \cos (u_{2}))) d u_{2}$

Schritt 8.3.3

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{1}{4} \int (\frac{1}{2} \cdot 1 + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) (\frac{1}{2} \cdot 1 + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.4

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{2} \cdot 1 (\frac{1}{2} \cdot 1 + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot 1 + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.5

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{2} \cdot 1 (\frac{1}{2} \cdot 1) + \frac{1}{2} \cdot 1 (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot 1 + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.6

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{2} \cdot 1 (\frac{1}{2} \cdot 1) + \frac{1}{2} \cdot 1 (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot 1) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.7

Stelle $\frac{1}{2}$ und $1$ um.

$\frac{1}{4} \int 1 \cdot \frac{1}{2} (\frac{1}{2} \cdot 1) + \frac{1}{2} \cdot 1 (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot 1) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.8

Stelle $\frac{1}{2}$ und $1$ um.

$\frac{1}{4} \int 1 \cdot \frac{1}{2} (1 \cdot \frac{1}{2}) + \frac{1}{2} \cdot 1 (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot 1) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.9

Bewege $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{4} \int 1 \cdot 1 \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cdot 1 (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot 1) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.10

Stelle $\frac{1}{2}$ und $1$ um.

$\frac{1}{4} \int 1 \cdot 1 \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} + 1 \cdot \frac{1}{2} (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot 1) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.11

Stelle $\frac{1}{2}$ und $1$ um.

$\frac{1}{4} \int 1 \cdot 1 \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} + 1 \cdot \frac{1}{2} \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (1 \cdot \frac{1}{2}) + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.12

Bewege $\cos (u_{2})$ .

$\frac{1}{4} \int 1 \cdot 1 \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} + 1 \cdot \frac{1}{2} \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) + \frac{1}{2} \cdot 1 \cos (u_{2}) \cdot \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.13

Stelle $\frac{1}{2}$ und $1$ um.

$\frac{1}{4} \int 1 \cdot 1 \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} + 1 \cdot \frac{1}{2} \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) + 1 \cdot \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \cdot \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2}) (\frac{1}{2} \cdot \cos (u_{2})) d u_{2}$

Schritt 8.3.14

Mutltipliziere $1$ mit $1$ .

$\frac{1}{4} \int 1 (\frac{1}{2}) \frac{1}{2} + 1 (\frac{1}{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) + 1 (\frac{1}{2}) \cos (u_{2}) \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.15

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $1$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} + 1 (\frac{1}{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) + 1 (\frac{1}{2}) \cos (u_{2}) \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.16

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{2 \cdot 2} + 1 (\frac{1}{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) + 1 (\frac{1}{2}) \cos (u_{2}) \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.17

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + 1 (\frac{1}{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) + 1 (\frac{1}{2}) \cos (u_{2}) \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.18

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $1$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} \cos (u_{2}) + 1 (\frac{1}{2}) \cos (u_{2}) \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.19

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{1}{2 \cdot 2} \cos (u_{2}) + 1 (\frac{1}{2}) \cos (u_{2}) \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.20

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{1}{4} \cos (u_{2}) + 1 (\frac{1}{2}) \cos (u_{2}) \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.21

Kombiniere $\frac{1}{4}$ und $\cos (u_{2})$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + 1 (\frac{1}{2}) \cos (u_{2}) \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.22

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $1$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.23

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $\cos (u_{2})$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{2} \cdot \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.24

Mutltipliziere $\frac{\cos (u_{2})}{2}$ mit $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{2 \cdot 2} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.25

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{1}{2} \cos (u_{2}) \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.26

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $\cos (u_{2})$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{2} \cdot \frac{1}{2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.27

Mutltipliziere $\frac{\cos (u_{2})}{2}$ mit $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{2 \cdot 2} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.28

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} \cos (u_{2}) d u_{2}$

Schritt 8.3.29

Kombiniere $\frac{\cos (u_{2})}{4}$ und $\cos (u_{2})$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2}) \cos (u_{2})}{4} d u_{2}$

Schritt 8.3.30

Potenziere $\cos (u_{2})$ mit $1$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos^{1} (u_{2}) \cos (u_{2})}{4} d u_{2}$

Schritt 8.3.31

Potenziere $\cos (u_{2})$ mit $1$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos^{1} (u_{2}) \cos^{1} (u_{2})}{4} d u_{2}$

Schritt 8.3.32

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

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{{\cos (u_{2})}^{1 + 1}}{4} d u_{2}$

Schritt 8.3.33

Addiere $1$ und $1$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} d u_{2}$

Schritt 8.3.34

Addiere $\frac{\cos (u_{2})}{4}$ und $\frac{\cos (u_{2})}{4}$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + 2 \frac{\cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} d u_{2}$

Schritt 8.3.35

Kombiniere $2$ und $\frac{\cos (u_{2})}{4}$ .

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{2 \cos (u_{2})}{4} + \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} d u_{2}$

Schritt 8.3.36

Stelle $\frac{2 \cos (u_{2})}{4}$ und $\frac{\cos^{2} (u_{2})}{4}$ um.

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{4} + \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} + \frac{2 \cos (u_{2})}{4} d u_{2}$

Schritt 8.3.37

Stelle $\frac{1}{4}$ und $\frac{\cos^{2} (u_{2})}{4}$ um.

$\frac{1}{4} \int \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} + \frac{1}{4} + \frac{2 \cos (u_{2})}{4} d u_{2}$

Schritt 8.4

Kürze den gemeinsamen Teiler von $2$ und $4$ .

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Schritt 8.4.1

Faktorisiere $2$ aus $2 \cos (u_{2})$ heraus.

$\frac{1}{4} \int \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} + \frac{1}{4} + \frac{2 (\cos (u_{2}))}{4} d u_{2}$

Schritt 8.4.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 8.4.2.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$\frac{1}{4} \int \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} + \frac{1}{4} + \frac{2 \cos (u_{2})}{2 \cdot 2} d u_{2}$

Schritt 8.4.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{1}{4} \int \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} + \frac{1}{4} + \frac{2 \cos (u_{2})}{2 \cdot 2} d u_{2}$

Schritt 8.4.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{1}{4} \int \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} + \frac{1}{4} + \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2}$

Schritt 9

Zerlege das einzelne Integral in mehrere Integrale.

$\frac{1}{4} (\int \frac{\cos^{2} (u_{2})}{4} d u_{2} + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 10

Da $\frac{1}{4}$ konstant bezüglich $u_{2}$ ist, ziehe $\frac{1}{4}$ aus dem Integral.

$\frac{1}{4} (\frac{1}{4} \int \cos^{2} (u_{2}) d u_{2} + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 11

Benutze die Halbwinkelformel, um $\cos^{2} (u_{2})$ als $\frac{1 + \cos (2 u_{2})}{2}$ neu zu schreiben.

$\frac{1}{4} (\frac{1}{4} \int \frac{1 + \cos (2 u_{2})}{2} d u_{2} + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 12

Da $\frac{1}{2}$ konstant bezüglich $u_{2}$ ist, ziehe $\frac{1}{2}$ aus dem Integral.

$\frac{1}{4} (\frac{1}{4} (\frac{1}{2} \int 1 + \cos (2 u_{2}) d u_{2}) + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 13

Vereinfache.

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Schritt 13.1

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $\frac{1}{4}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{1}{2 \cdot 4} \int 1 + \cos (2 u_{2}) d u_{2} + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 13.2

Mutltipliziere $2$ mit $4$ .

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} \int 1 + \cos (2 u_{2}) d u_{2} + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 14

Zerlege das einzelne Integral in mehrere Integrale.

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (\int d u_{2} + \int \cos (2 u_{2}) d u_{2}) + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 15

Wende die Konstantenregel an.

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (u_{2} + C + \int \cos (2 u_{2}) d u_{2}) + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 16

Sei $u_{3} = 2 u_{2}$ . Dann ist $d u_{3} = 2 d u_{2}$ , folglich $\frac{1}{2} d u_{3} = d u_{2}$ . Forme um unter Verwendung von $u_{3}$ und $d$ $u_{3}$ .

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Schritt 16.1

Es sei $u_{3} = 2 u_{2}$ . Ermittle $\frac{d u_{3}}{d u_{2}}$ .

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Schritt 16.1.1

Differenziere $2 u_{2}$ .

$\frac{d}{d u_{2}} [2 u_{2}]$

Schritt 16.1.2

Da $2$ konstant bezüglich $u_{2}$ ist, ist die Ableitung von $2 u_{2}$ nach $u_{2}$ gleich $2 \frac{d}{d u_{2}} [u_{2}]$ .

$2 \frac{d}{d u_{2}} [u_{2}]$

Schritt 16.1.3

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{n}]$ gleich $n {u_{2}}^{n - 1}$ ist mit $n = 1$ .

$2 \cdot 1$

Schritt 16.1.4

Mutltipliziere $2$ mit $1$ .

$2$

Schritt 16.2

Schreibe die Aufgabe mithlfe von $u_{3}$ und $d u_{3}$ neu.

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (u_{2} + C + \int \cos (u_{3}) \frac{1}{2} d u_{3}) + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 17

Kombiniere $\cos (u_{3})$ und $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (u_{2} + C + \int \frac{\cos (u_{3})}{2} d u_{3}) + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 18

Da $\frac{1}{2}$ konstant bezüglich $u_{3}$ ist, ziehe $\frac{1}{2}$ aus dem Integral.

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (u_{2} + C + \frac{1}{2} \int \cos (u_{3}) d u_{3}) + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 19

Das Integral von $\cos (u_{3})$ nach $u_{3}$ ist $\sin (u_{3})$ .

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (u_{2} + C + \frac{1}{2} (\sin (u_{3}) + C)) + \int \frac{1}{4} d u_{2} + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 20

Wende die Konstantenregel an.

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (u_{2} + C + \frac{1}{2} (\sin (u_{3}) + C)) + \frac{1}{4} u_{2} + C + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 21

Kombiniere $\frac{1}{4}$ und $u_{2}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (u_{2} + C + \frac{1}{2} (\sin (u_{3}) + C)) + \frac{u_{2}}{4} + C + \int \frac{\cos (u_{2})}{2} d u_{2})$

Schritt 22

Da $\frac{1}{2}$ konstant bezüglich $u_{2}$ ist, ziehe $\frac{1}{2}$ aus dem Integral.

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (u_{2} + C + \frac{1}{2} (\sin (u_{3}) + C)) + \frac{u_{2}}{4} + C + \frac{1}{2} \int \cos (u_{2}) d u_{2})$

Schritt 23

Das Integral von $\cos (u_{2})$ nach $u_{2}$ ist $\sin (u_{2})$ .

$\frac{1}{4} (\frac{1}{8} (u_{2} + C + \frac{1}{2} (\sin (u_{3}) + C)) + \frac{u_{2}}{4} + C + \frac{1}{2} (\sin (u_{2}) + C))$

Schritt 24

Vereinfache.

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Schritt 24.1

Vereinfache.

$\frac{1}{4} (\frac{u_{2}}{8} + \frac{\sin (u_{3})}{16} + \frac{u_{2}}{4} + \frac{\sin (u_{2})}{2}) + C$

Schritt 24.2

Vereinfache.

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Schritt 24.2.1

Um $\frac{u_{2}}{4}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{2}{2}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{u_{2}}{8} + \frac{u_{2}}{4} \cdot \frac{2}{2} + \frac{\sin (u_{3})}{16} + \frac{\sin (u_{2})}{2}) + C$

Schritt 24.2.2

Schreibe jeden Ausdruck mit einem gemeinsamen Nenner von $8$ , indem du jeden mit einem entsprechenden Faktor von $1$ multiplizierst.

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Schritt 24.2.2.1

Mutltipliziere $\frac{u_{2}}{4}$ mit $\frac{2}{2}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{u_{2}}{8} + \frac{u_{2} \cdot 2}{4 \cdot 2} + \frac{\sin (u_{3})}{16} + \frac{\sin (u_{2})}{2}) + C$

Schritt 24.2.2.2

Mutltipliziere $4$ mit $2$ .

$\frac{1}{4} (\frac{u_{2}}{8} + \frac{u_{2} \cdot 2}{8} + \frac{\sin (u_{3})}{16} + \frac{\sin (u_{2})}{2}) + C$

Schritt 24.2.3

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{1}{4} (\frac{u_{2} + u_{2} \cdot 2}{8} + \frac{\sin (u_{3})}{16} + \frac{\sin (u_{2})}{2}) + C$

Schritt 24.2.4

Bringe $2$ auf die linke Seite von $u_{2}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{u_{2} + 2 \cdot u_{2}}{8} + \frac{\sin (u_{3})}{16} + \frac{\sin (u_{2})}{2}) + C$

Schritt 24.2.5

Addiere $u_{2}$ und $2 u_{2}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 u_{2}}{8} + \frac{\sin (u_{3})}{16} + \frac{\sin (u_{2})}{2}) + C$

Schritt 25

Setze für jede eingesetzte Integrationsvariable neu ein.

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Schritt 25.1

Ersetze alle $u_{2}$ durch $2 u_{1}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 (2 u_{1})}{8} + \frac{\sin (u_{3})}{16} + \frac{\sin (2 u_{1})}{2}) + C$

Schritt 25.2

Ersetze alle $u_{3}$ durch $2 u_{2}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 (2 u_{1})}{8} + \frac{\sin (2 u_{2})}{16} + \frac{\sin (2 u_{1})}{2}) + C$

Schritt 25.3

Ersetze alle $u_{1}$ durch $2 x$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 (2 (2 x))}{8} + \frac{\sin (2 u_{2})}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 25.4

Ersetze alle $u_{2}$ durch $2 u_{1}$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 (2 (2 x))}{8} + \frac{\sin (2 (2 u_{1}))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 25.5

Ersetze alle $u_{1}$ durch $2 x$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 (2 (2 x))}{8} + \frac{\sin (2 (2 (2 x)))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26

Vereinfache.

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Schritt 26.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 26.1.1

Kürze den gemeinsamen Teiler von $2$ und $8$ .

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Schritt 26.1.1.1

Faktorisiere $2$ aus $3 (2 (2 x))$ heraus.

$\frac{1}{4} (\frac{2 (3 (2 x))}{8} + \frac{\sin (2 (2 (2 x)))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.1.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 26.1.1.2.1

Faktorisiere $2$ aus $8$ heraus.

$\frac{1}{4} (\frac{2 (3 (2 x))}{2 \cdot 4} + \frac{\sin (2 (2 (2 x)))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.1.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{1}{4} (\frac{2 (3 (2 x))}{2 \cdot 4} + \frac{\sin (2 (2 (2 x)))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.1.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{1}{4} (\frac{3 (2 x)}{4} + \frac{\sin (2 (2 (2 x)))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.2

Kürze den gemeinsamen Teiler von $2$ und $4$ .

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Schritt 26.1.2.1

Faktorisiere $2$ aus $3 (2 x)$ heraus.

$\frac{1}{4} (\frac{2 (3 (x))}{4} + \frac{\sin (2 (2 (2 x)))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.2.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 26.1.2.2.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$\frac{1}{4} (\frac{2 (3 (x))}{2 \cdot 2} + \frac{\sin (2 (2 (2 x)))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.2.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{1}{4} (\frac{2 (3 (x))}{2 \cdot 2} + \frac{\sin (2 (2 (2 x)))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.2.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{1}{4} (\frac{3 (x)}{2} + \frac{\sin (2 (2 (2 x)))}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.3

Multipliziere $2 \cdot 2 \cdot 2$ .

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Schritt 26.1.3.1

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 x}{2} + \frac{\sin (4 \cdot 2 x)}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.3.2

Mutltipliziere $4$ mit $2$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 x}{2} + \frac{\sin (8 x)}{16} + \frac{\sin (2 (2 x))}{2}) + C$

Schritt 26.1.4

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{1}{4} (\frac{3 x}{2} + \frac{\sin (8 x)}{16} + \frac{\sin (4 x)}{2}) + C$

Schritt 26.2

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{1}{4} \cdot \frac{3 x}{2} + \frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (8 x)}{16} + \frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (4 x)}{2} + C$

Schritt 26.3

Vereinfache.

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Schritt 26.3.1

Multipliziere $\frac{1}{4} \cdot \frac{3 x}{2}$ .

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Schritt 26.3.1.1

Mutltipliziere $\frac{1}{4}$ mit $\frac{3 x}{2}$ .

$\frac{3 x}{4 \cdot 2} + \frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (8 x)}{16} + \frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (4 x)}{2} + C$

Schritt 26.3.1.2

Mutltipliziere $4$ mit $2$ .

$\frac{3 x}{8} + \frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (8 x)}{16} + \frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (4 x)}{2} + C$

Schritt 26.3.2

Multipliziere $\frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (8 x)}{16}$ .

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Schritt 26.3.2.1

Mutltipliziere $\frac{1}{4}$ mit $\frac{\sin (8 x)}{16}$ .

$\frac{3 x}{8} + \frac{\sin (8 x)}{4 \cdot 16} + \frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (4 x)}{2} + C$

Schritt 26.3.2.2

Mutltipliziere $4$ mit $16$ .

$\frac{3 x}{8} + \frac{\sin (8 x)}{64} + \frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (4 x)}{2} + C$

Schritt 26.3.3

Multipliziere $\frac{1}{4} \cdot \frac{\sin (4 x)}{2}$ .

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Schritt 26.3.3.1

Mutltipliziere $\frac{1}{4}$ mit $\frac{\sin (4 x)}{2}$ .

$\frac{3 x}{8} + \frac{\sin (8 x)}{64} + \frac{\sin (4 x)}{4 \cdot 2} + C$

Schritt 26.3.3.2

Mutltipliziere $4$ mit $2$ .

$\frac{3 x}{8} + \frac{\sin (8 x)}{64} + \frac{\sin (4 x)}{8} + C$

Schritt 27

Stelle die Terme um.

$\frac{3}{8} x + \frac{1}{64} \sin (8 x) + \frac{1}{8} \sin (4 x) + C$