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Forum "Integralrechnung" - cos³
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cos³: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 10:32 So 06.04.2008
Autor: puldi

[mm] \integral_{}^{}{cox³(x) dx} [/mm]

u' = - sin(x)

u = cos(x)

v' = cos²

v = -2*cos*sin

- 2*cos²*sin - [mm] \integral_{}^{}{2sin²*cos dx} [/mm]

Stimmt das soweit?

Bzw. wie geht das weiter?

Danke!

        
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cos³: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 10:49 So 06.04.2008
Autor: angela.h.b.


> [mm]\integral_{}^{}{cox³(x) dx}[/mm]
>  
> u' = - sin(x)
>  
> u = cos(x)
>  
> v' = cos²
>  
> v = -2*cos*sin

Hallo,

Du hast hier bei Deiner partiellen Integration, welche vom Gedanken her richtig ist,  etwas verwurschtelt, denn -2cos(x)sin(x) ist nicht die Stammfunktion von [mm] cos^2(x), [/mm] sondern die Ableitung.

Mach's nochmal, und zwar besser so:

[mm] u=cos^2(x) [/mm]         v=...

u'=...            v'=cos(x)

(Denn [mm] cos^2 [/mm] kannst Du leicht ableiten und cos leicht integrieren.)


Wenn Du dann partiell integriert hast, könnte es nützlich sein, wenn Du Dich an [mm] sin^2=1-cos^2 [/mm] erinnerst.

Gruß v. Angela




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cos³: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 10:56 So 06.04.2008
Autor: puldi

Jetzt hab ich raus:

cos² * sin + 2 *sin * (1/3)

Stimmt das?

Danke für deine Hilfe!

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cos³: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 11:28 So 06.04.2008
Autor: Tyskie84

Hallo!

> Jetzt hab ich raus:
>  
> cos² * sin + 2 *sin * (1/3)
>  
> Stimmt das?
>  
> Danke für deine Hilfe!

Versuche folgendes:

[mm] \integral_{}^{}{(cos(x))^{3} dx}=\integral_{}^{}{(cos^{2}(x)\cdot cos(x) dx}=\integral_{}^{}{(1-(sin^{2}(x))\cdot(cos(x)) dx} [/mm]

Substituiere nun: [mm] u=(1-sin^{2}(x)) [/mm]

Versuch mal damit weiter zukommen: Am ende solltest du folgendes Ergebnis herausbekommen: [mm] -\bruch{1}{3}\cdot sin(x)\cdot(sin^{2}-3) [/mm]

[hut] Gruß

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cos³: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:08 So 06.04.2008
Autor: puldi

[mm] \integral_{}^{}{sin³ dx} [/mm] =

-cos + 1/3 cos³

Müsste doch stimmen, oder?

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cos³: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:11 So 06.04.2008
Autor: puldi

Ich denke, dass vll das Integral aus [mm] cos^4 [/mm] bzw. [mm] sin^4 [/mm] in der arbeit gefragt werden könnte.

Im Moment sehe ich nicht, wie das u lösen wäre.

Habt ihr eine Idee?

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cos³: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:23 So 06.04.2008
Autor: MathePower

Hallo puldi,


> Ich denke, dass vll das Integral aus [mm]cos^4[/mm] bzw. [mm]sin^4[/mm] in
> der arbeit gefragt werden könnte.
>  
> Im Moment sehe ich nicht, wie das u lösen wäre.
>  
> Habt ihr eine Idee?

[mm]\cos^{4}\left(x\right)=\left(\cos^{2}\left(x\right)\right)^{2}[/mm]

[mm]\cos^{2}\left(x\right)[/mm] kann mit Hilfe der Additionstheoreme anders ausgedrückt werden.

Multiplizierst Du das aus, stößt Du zwangsläufig wieder auf ein [mm]\cos^{2}[/mm]. Dieses wird ebenfalls durch die Additionstheoreme ersetzt.

Für [mm]\sin^{4}[/mm] gilt dasselbe.

Gruß
MathePower

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cos³: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:28 So 06.04.2008
Autor: puldi

Sieht kompliziert aus...


Das Integral aus (cos²) ist ja:

(cos * sin + x) / 2

Kann man das i-wie verwenden um das Integral aus [mm] cos^4 [/mm] zu berechnen?

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cos³: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 15:00 So 06.04.2008
Autor: MathePower

Hallo puldi,

> Sieht kompliziert aus...
>  
>
> Das Integral aus (cos²) ist ja:
>  
> (cos * sin + x) / 2
>  
> Kann man das i-wie verwenden um das Integral aus [mm]cos^4[/mm] zu
> berechnen?

Irgendwie schon.

[mm]\integral_{}^{}{\cos^{4}\left(x\right) dx}=\integral_{}^{}{\left(1-\sin^{2}\left(x\right)\right)*\cos^{2}\left(x\right) dx}[/mm]
[mm]=\integral_{}^{}{\cos^{2}\left(x\right) dx}-\integral_{}^{}{\sin^{2}\left(x\right)*\cos^{2}\left(x\right) dx}[/mm]

[mm]=\bruch{x+\sin\left(x\right)*\cos\left(x\right)}{2}-\integral_{}^{}{\sin^{2}\left(x\right)*\cos^{2}\left(x\right) dx}[/mm]

Und jetzt muß [mm]\sin^{2}\left(x\right)*\cos^{2}\left(x\right)[/mm] durch ein oder mehrere Additionstheoreme ersetzt werden.

Gruß
MathePower

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cos³: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:34 So 06.04.2008
Autor: Tyskie84

Hallo!

Da hat MathePower vollkommen Recht.

Du kannst dir vielleicht folgende Formel merken.

[mm] \integral_{}^{}{sin^{n}(x) dx}=\bruch{n-1}{n}\cdot\integral_{}^{}{sin^{n-2}(x) dx}-\bruch{cos(x)sin^{n-1}(x)}{n} [/mm]
[mm] \integral_{}^{}{cos^{n}(x) dx}=\bruch{n-1}{n}\cdot\integral_{}^{}{cos^{n-2}(x) dx}+\bruch{cos^{n-1}(x)sin(x)}{n} [/mm]

Für den Fall n=4 ist es ja nicht so schwer :-)

Aber wenn ihr das noch nicht hattet dann kannst du auch das Integral mit den Additionstheoremen auch berechnen

[hut] Gruß

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cos³: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:40 So 06.04.2008
Autor: puldi

Hallo,

ne, das hatten wir noch nicht..

Kannst du mir bitte mal vorrechnen, wie das mit den Additionstheoremen funktioniet, weio für cos, cos² und cos³ kann ich es aber ich versdtehs nicht ganz wies bei [mm] cos^4 [/mm] gehen soll.

Danke!

Bezug
                                                                
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cos³: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 15:03 So 06.04.2008
Autor: angela.h.b.

Hallo,

ich mach's Dir jetzt mal für [mm] cos^4 [/mm] vor - richtig hausbacken, außer [mm] sin^2+cos^2=1 [/mm] brauchst Du fast nichts zu wissen.

[mm] \integral{cos^4x dx}=\integral{cos^3x*cosx dx} [/mm]

u=cos^3x                 v=...

[mm] u'=-3cos^2(x)sin(x) [/mm]     v'=cos x


[mm] ...=cos^3(x)sin(x) [/mm] - [mm] \integral{-3cos^2(x)sin(x)*sin(x) dx} [/mm]

[mm] =cos^3(x)sin(x) [/mm] +3 [mm] \integral{cos^2(x)sin^2(x)dx} [/mm]

[mm] =cos^3(x)sin(x)+3\integral{cos^2(x)(1-cos^2)dx} [/mm]

[mm] =cos^3(x)sin(x)+3\integral{cos^2(x)}-3\integral{cos^4(x)dx} [/mm]

Das Integral v. [mm] cos^2 [/mm] kennst Du bereits, Du kannst es berechnen, es muß Dir keine Sorgen machen, ich lasse s jetzt einfach mal als Integral dastehen - Du kansnt es ja durch den passenden Ausdruck ersetzen, wenn Du willst.


Nun kommt ein kleiner Trick, den man oft beim Integrieren von trig. Funktionen anwendet: Du hast ja jetzt


[mm] \integral{cos^4x dx}=cos^3(x)sin(x)+3\integral{cos^2(x)}-3\integral{cos^4(x)dx} [/mm]  

Addiere nun auf beiden Seiten [mm] 3\integral{cos^4(x)dx}, [/mm] Du erhältst

[mm] 4\integral{cos^4x dx}=cos^3(x)sin(x)+3\integral{cos^2(x)}. [/mm]

Division durch 4 liefert das Ergebnis.

Gruß v. Angela


Bezug
                                        
Bezug
cos³: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:15 So 06.04.2008
Autor: angela.h.b.


> [mm]\integral_{}^{}{sin³ dx}[/mm] =
>
> -cos + 1/3 cos³
>  
> Müsste doch stimmen, oder?

Hallo,

Du kannst das gut selbst prüfen.

Wenn die Ableitung von -cos(x)+ 1/3 cos³(x)  ergibt sin³x, so ist alles richtig. Rechne es mal aus. (es stimmt.)

Gruß v. Angela


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