1.Gegeben und Gesucht: | Das gegebene
Integral soll gelöst werden, indem es auf einfachere Integrale zurückgeführt wird. |
Gegeben: | |
2.Substitution: | Wir
versuchen den Radikanten durch u zu substituieren. Natürlich müssen wir auch dx durch du ausdrücken, wozu wir (wie üblich) die Substitutionsgleichung ableiten müssen. |
Substitutiere den Radikanten der Wurzel
durch u: u=ax²+bx+c |
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Substitutiere
nun auch noch dx. Leite dazu die Substitutiongleichung x ab: Schreibe u' ausführlich: Stelle nach dx um: |
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3.Trick | Im Zähler
mx+n des ersten Bruches und im Nenner 2ax+b des zweiten Bruches kommt noch die Variable x vor. Leider kürzen sich beide Terme nicht weg, wie es bei Schulaufgaben üblich ist. Daher benutzen wir zwei Tricks, und machen beide Terme gleich. |
Erweitere den ersten Bruch mit 2a/m: | |
Im Zähler des ersten Bruches die Klammer
ausmultiplieren. Wir sehen, dass der erste Zähler und der zweite Nenner ähnlicher sind, denn beide beginnen mit 2ax |
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Konstante vor Klammer bringen ... | |
... und Bruch vereinfachen: | |
Wir addieren b–b im Nenner. Dies ist erlaubt, denn +b–b ist gleich Null, und die Zahl Null kann man addieren, ohne dass sich der Wert eines Terms ändert. |
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Nun zerlegen wir den Bruch mit Hilfe des
Distributivgesetzes: |
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Klammer ausmultiplizieren: | |
Jetzt sehen wir, dass sich zumindest im
ersten Term der Zähler und Nenner wegkürzen: |
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Den zweiten Summanden kann man vereinfachen: | |
4.Integrale aufteilen | Unser Trick
war zumindest teilweise erfolgreich, denn der erste Bruch hängt nur noch von u ab, aber nicht mehr von x (a und m sind ja nur Konstanten). Daher teilen wir das Integral in zwei Integrale. |
Integral teilen: | |
5.Vereinfachen | Im zweiten
Integral die Konstanten im Zähler vor das Integral ziehen und vereinfachen |
Im zweiten Integral die Konstanten im
Zähler vor das Integral ziehen |
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Gleichnamig machen: | |
Auf einen Bruchstrich schreiben: | |
Kürzen | |
5.Rücksubstitution des zweiten Integrals |
Im zweiten
Integral kommen leider noch zwei Variablen vor, nämlich die Variablen x und u. Durch die Rücksubstituion von u bzw. du sorgen wir nun dafür, dass das zweite Integral nur noch von x abhängt. |
Rücksubstituion von u: |
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Rücksubstitution von du: Die abgeleitete Substitutiongleichung lautete: Umstellen nach du: |
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Zweite Intgral kürzen: | |
7.Erstes Integral lösen | Wir haben
zwar zwei Integrale erhalten, aber beide sind einfacher zu lösen, als das gegebene Integral! Wir lösen zuerst das erste Integral. |
Potenzregel anwenden: | |
Rücksubstitution: u=ax²+bx+c |
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Klammer ausmultiplizieren und Konstanten
zusammenfassen: Weil m und a Konstanten sind, können wir sie mit der Integrationskonstante k1 zusammenfassen zu k11. |
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8.Zweites Integral lösen | Das zweite
Integral haben wir bereits in einer anderen Aufgabe gelöst. Wir übernehmen die Lösung von dort. Den Lösungsweg kannst du dir hier ansehen: Lösungsweg in neuem Fenster öffnen |
Lösung übernehmen: | |
Klammer ausmultiplizieren und Konstanten zusammenfassen: Weil a,b,m und n Konstanten sind, können wir sie mit der Integrationskonstante k2 zusammenfassen zu k22. | |
Nenner der Konstante vereinfachen: | |
Nenner der Konstante vereinfachen: | |
9.Lösung | Wir fassen die Integrationskonstanten zusammen, und erhalten die Lösung |
Integrationskonstanten zusammenfassen ergibt die endgültige Lösung. |