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Forum "Uni-Analysis" - Stammfunktion finden
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Stammfunktion finden : aber ohne Integral
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 15:49 Mo 10.01.2005
Autor: jakob

Hallo,
ich habe hier folgende Funktionen, deren Stammfunktion ohne Hilfe des Integrals gefunden werden muessen, wie soll das bitte gehen? Ich komm nicht weiter, auch wenn ich das Integral versuche anzuwenden, weiss ich nicht, wie man einen Bruch , der so kompliziert ist, integrieren soll. Ich biite um Hilfe.

f(x) = [mm] \bruch{1}{1+4x^{2}} [/mm] Man bestimme eine Stammfunktion F

und g(x) = [mm] \bruch{cos(x)}{1+\bruch{1}{2} sin(x)} [/mm] Man bestimme hier die Strammfunktion G.

Selbst wenn man es mit Integral versucht, weiss man nicht, wie man einen Brcu integrieren soll. Aber der Prof. verlangt eine Loesung ohne Integral. Danke im Voraus.
Mfg,
Jakob.

        
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Stammfunktion finden : Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 16:38 Mo 10.01.2005
Autor: Hanno

Hiho!

Ich weiß auch nicht recht, was dein Professor mit "ohne Integral" meint, aber zum Finden der Stammfunktionen kann ich dir folgendes ans Herz legen:

zu (1): schaue dir die Ableitung des Arcustangens an
zu (2): schaue dir die Logarithmusfunktion und die Kettenregel an

Wenn du noch ein wenig ausführen könntest, was genau von euch erwartet wird, wäre das toll.

Liebe Grüße,
Hanno

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Stammfunktion finden : wie gehts nun weiter?:-)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 20:07 Mo 10.01.2005
Autor: jakob

Hallo,
ich habe die Tipps befolgt :
Die Ableitung vom Arctangens ist  
[mm] \bruch{d}{dx} [/mm] arctan =  [mm] \bruch{1}{1+ x^{2.5}} [/mm]

und die Ableitung vom Logarithmus ist [mm] \bruch{d}{dx} [/mm] logx = [mm] \bruch{1}{x} [/mm]

Und was bringt mir das jetzt für die Stammfunktion; ich soll ja nicht die Ableitung der Aleitung finden sondern quasi den Rückwärtsweg.

Mfg, Jakob


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Stammfunktion finden : Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 20:46 Mo 10.01.2005
Autor: reneP

Naja wenn du schon mal weißt, dass die Ableitung von arctan(x)
[mm] \bruch{1}{1+x^{2}} [/mm] ist und du willst das integral von [mm] \bruch{1}{1+4*x^{2}} [/mm] wissen, dann kommst du doch sicherlich auf die richtige idee.

möchtest du z.b.:
[mm] \bruch{1}{1+2*x^{2}} [/mm] integrieren, so kannst du ja evt arctan(2*x) vermuten. Wenn du diese funktion aber differenzierst, musst du die kettenregel beachten. somit würdest du als ergebnis [mm] \bruch {2}{1+4*x^{2}} [/mm] erhalten.

bei der anderen aufgabe kannst du einen ähnlichen trick verwenden.
ich hoffe ich konnte dir jetzt weiterhelfen.

mfg René


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Stammfunktion finden : Tipps nötig
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 16:31 Di 11.01.2005
Autor: jakob

Hallo,

ich habe deine Tipps befolgt und nunhabe ich hier ein Problem bei der Ableitung  [mm] \bruch{d}{dx} [/mm] arctan (4x) =?
Wie leitet man sowas ab, wenn man als Argument 4x ist? Kann man die 4 irgendwie herausholen aus der Klammer?
Auf die Stammfunktion der anderen Aufgabe komme ich auch nicht von allein. Diese lautet f'(x) =  [mm] \bruch{cos (x)}{1+ \bruch{1}{2}sin(x)} [/mm]

Mfg,Jakob

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Stammfunktion finden : Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 17:29 Di 11.01.2005
Autor: rAiNm4n

Hallo Jakob,

> Hallo,
>  
> ich habe deine Tipps befolgt und nunhabe ich hier ein
> Problem bei der Ableitung  [mm]\bruch{d}{dx}[/mm] arctan (4x) =?
>  Wie leitet man sowas ab, wenn man als Argument 4x ist?
> Kann man die 4 irgendwie herausholen aus der Klammer?

Nein, das nicht. Aber du kannst es ganz einfach ableiten, und zwar mit der Kettenregel:
[f(g(x)]'=g'(x)*f'(g(x))
Oder einfacher ausgedrückt: innere Ableitung mal äußere Ableitung
Wie du ja weiter oben schon geschrieben hast, ist die Ableitung des Arkustanges: [mm] \bruch{1}{1+x^2} [/mm]
Also: [mm]\bruch{d}{dx}[/mm] arctan (4x) = [mm] \bruch{4}{1+16x^2} [/mm]
Das stimmt ja offensichtlich nicht mit der Funktion in der Aufgabenstellung überein, also musst du etwas Anderes als Stammfunktion versuchen.
Tipp: Schneller ans Ziel, als durch bloßes Rumprobieren, kommst mit Substitution

>  Auf die Stammfunktion der anderen Aufgabe komme ich auch
> nicht von allein. Diese lautet f'(x) =  [mm]\bruch{cos (x)}{1+ \bruch{1}{2}sin(x)} [/mm]

Auch hier würde ich Substitution vorschlagen (und zwar mit [mm] 1+\bruch{1}{2}sin(x). [/mm] Dann kannst du auch den Tipp von Hanno (mit dem Logarithmus) verwenden.

Grüße,

Chris

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Stammfunktion finden : Richtig???
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 18:35 Di 11.01.2005
Autor: jakob

Ich danke erstmal für die Hilfe. Ich hab efür die erste Aufgabe folgende Stammfunktion gefunden: f(x) =  [mm] \bruch{1}{2} [/mm] arctan(2x). Stimmt das?

Bei der zweiten Aufgabe komme nicht weiter, weil ich nicht weiß, wie ich substituieren soll, weil ich bei der ersten Aufgabe durch mehr oder weniger Raten die Stammfunktion ermittelt habe, von der ich nicht mal weiß ob sie richtig ist.

Ich hoffe, es kann mir einer weiter helfen bei meinem Rechenproblem.

Mfg, Jakob

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Stammfunktion finden : Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:21 Di 11.01.2005
Autor: rAiNm4n


> Ich danke erstmal für die Hilfe. Ich hab efür die erste
> Aufgabe folgende Stammfunktion gefunden: f(x) =  
> [mm]\bruch{1}{2}[/mm] arctan(2x). Stimmt das?

[ok] Vollkommen richtig! [ok]

> Bei der zweiten Aufgabe komme nicht weiter, weil ich nicht
> weiß, wie ich substituieren soll, weil ich bei der ersten
> Aufgabe durch mehr oder weniger Raten die Stammfunktion
> ermittelt habe, von der ich nicht mal weiß ob sie richtig
> ist.

Das Prinzip der Substitution ist ganz einfach: Du ersetzt einen Term durch eine Variable (substituere=ersetzen ...glaub ich!?). Meistens vereinfachst du damit die Rechnung. Am Ende musst du dann noch resubstituieren, um das Endergebnis zu bekommen. Konkret:
Dein Integral lautet ja: [mm] \integral_{}^{} {\bruch{cos(x)}{1+\bruch{1}{2}sin(x)} dx} [/mm]
Nun setzt du [mm] u=1+\bruch{1}{2}sin(x) [/mm] (du substituierst)
Du erhältst also [mm] \integral_{}^{} {\bruch{cos(x)}{u} dx} [/mm]
Damit kannst du allerdings nicht viel anfangen (Man kann ja nicht nach x integrieren, wenn die Variable u ist). Also ersetzen wir das [mm]dx[/mm]. Dazu berechnen wir die Ableitung von u:
[mm] \bruch{du}{dx}=\bruch{1}{2}cos(x) \gdw dx=\bruch{du}{\bruch{1}{2}cos(x)} [/mm]
Eingesetzt in das Integral:
[mm] \integral_{}^{} {\bruch{cos(x)}{u}* \bruch{du}{\bruch{1}{2}cos(x)}}=2\integral_{}^{} {\bruch{1}{u} du} [/mm]
Und jetzt überleg dir mal, wie du das integrieren kannst (siehe Tipp v. Hanno). Der Rest ist dann Kinderspiel... ;-)

Grüße,

Chris

Noch ein paar Links über Substitution:
Mathebank
[]Wikipedia
Post in Matheraum

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