Bestemte Integral - spm om føring

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk på høyskolenivå. Alle som har kunnskapen er velkommen med et svar. Men, ikke forvent at admin i matematikk.net er spesielt aktive her.

Moderators: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Post Reply
Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

Hei!


Jeg har et spørsmål angående føringen min når jeg regner ut bestemte integraler. Jeg syntes dette er viktig for å tjene tid og holde seg systematisk på rett spor under eksamen. :)


1. [tex]$$\int_1^2 {\left( {3{x^2} + {1 \over {2x}}} \right)dx} = I$$[/tex]

[tex]$$I = \left[ {{x^3} + {1 \over 2}\ln \left( x \right)} \right]_1^2$$[/tex]

[tex]$$I = {2^3} + {1 \over 2}\ln \left( 2 \right) - \left( {{1^2} + {1 \over 2}\ln \left( 1 \right)} \right)$$[/tex]

[tex]$$I = 8 + {1 \over 2}\ln \left( 2 \right) - 1$$[/tex]

[tex]$$\underline{\underline {I = 7 + {1 \over 2}\ln \left( 2 \right) \approx 7,35}} $$[/tex]


2. [tex]$$\int_0^{\sqrt \pi } {x\sin \left( {{x^2}} \right)dx} = I$$[/tex]

[tex]$$u = {x^2} \Rightarrow {{du} \over {dx}} = 2x \Rightarrow dx = {1 \over {2x}}du$$[/tex]

[tex]$$x = 0 \Rightarrow u = 0;\;\;x = \sqrt \pi \Rightarrow u = 2\sqrt \pi $$[/tex]

[tex]$$I = \int_{u = 0}^{u = 2\sqrt \pi } {x\sin \left( u \right)} \cdot {1 \over {2x}}du$$[/tex]

[tex]$$I = {1 \over 2}\left[ { - \cos \left( u \right)} \right]_0^{2\sqrt \pi }$$[/tex]

[tex]$$I = {1 \over 2}\left( { - \cos \left( {2\sqrt \pi } \right) - \left( { - \cos \left( 0 \right)} \right)} \right)$$[/tex]

[tex]$$\underline{\underline {I = {1 \over 2}\left( {1 - \cos \left( {2\sqrt \pi } \right)} \right) \approx 1,42}} $$[/tex]

3. [tex]$$\int_1^2 {{x^3}\ln x\;dx = } \;I$$[/tex]

[tex]$$u = \ln x \Rightarrow u^\prime = {1 \over x};\;\;\;v^\prime = {x^3} \Rightarrow v = {1 \over 4}{x^4}$$[/tex]

[tex]$$I = {1 \over 4}{x^4} \cdot \ln x - \int {{1 \over x} \cdot {1 \over 4}{x^4}\,{\rm{d}}x} $$[/tex]

Hvordan skal jeg føre inn grensene her? Må jeg skrive:

[tex]$$I = \left[ {{1 \over 4}{x^4} \cdot \ln x - \int {{1 \over x} \cdot {1 \over 4}{x^4}\,{\rm{d}}x} } \right]_1^2$$[/tex]

[tex]$$I = \left[ {{1 \over 4}{x^4} \cdot \ln x - {1 \over 4}\int {{x^3}\,{\rm{d}}x} } \right]_1^2$$[/tex]

[tex]$$I = \left[ {{1 \over 4}{x^4} \cdot \ln x - {1 \over {16}}{x^4}} \right]_1^2$$[/tex]

[tex]$$osv...$$[/tex]


Kan alt føres slik?
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Vektormannen
Euler
Euler
Posts: 5889
Joined: 26/09-2007 19:35
Location: Trondheim
Contact:

1. Ser riktig ut ja :) (Men du trenger ikke kalle integralet for I når det er en såpass enkel utregning. Du kan bare skrive en lang serie med likhetstegn fra start til slutt.

2. Du finner feil grenser. [tex]u[/tex] er jo gitt ved [tex]u = x^2[/tex]. Du har ikke oppøyd i andre, men ganget med 2.

Det er sikkert en smakssak (vil ikke tro det er feil hvertfall), men du kan godt skrive de nye grensene uten å skrive u = ... Det holder å skrive grensene på vanlig måte. Det står jo [tex]du[/tex] i integralet, som forteller hvilken variabel man integrerer med hensyn på. Men hvis du syns det er ryddigere å gjøre sånn så er det sikkert greit.

3. Du kan enten regne ut det ubestemte integralet først, slik du gjør her, men da ville jeg ikke tatt på grensene før integralet er helt ferdig utregnet. Det vil si helt til slutt. Alternativt kan du ta med grensene hele veien og gjøre noe slik:

[tex]\int_1^2 x^3 \ln x dx = \left[\frac{1}{4}x^4 \ln x\right]_1^2 - \int_1^2 \frac{1}{x} \cdot \frac{1}{4} x^4 dx[/tex] 

og så videre.
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

Vektormannen wrote:1. Ser riktig ut ja :) (Men du trenger ikke kalle integralet for I når det er en såpass enkel utregning. Du kan bare skrive en lang serie med likhetstegn fra start til slutt.

2. Du finner feil grenser. [tex]u[/tex] er jo gitt ved [tex]u = x^2[/tex]. Du har ikke oppøyd i andre, men ganget med 2.

Det er sikkert en smakssak (vil ikke tro det er feil hvertfall), men du kan godt skrive de nye grensene uten å skrive u = ... Det holder å skrive grensene på vanlig måte. Det står jo [tex]du[/tex] i integralet, som forteller hvilken variabel man integrerer med hensyn på. Men hvis du syns det er ryddigere å gjøre sånn så er det sikkert greit.

3. Du kan enten regne ut det ubestemte integralet først, slik du gjør her, men da ville jeg ikke tatt på grensene før integralet er helt ferdig utregnet. Det vil si helt til slutt. Alternativt kan du ta med grensene hele veien og gjøre noe slik:

[tex]\int_1^2 x^3 \ln x dx = \left[\frac{1}{4}x^4 \ln x\right]_1^2 - \int_1^2 \frac{1}{x} \cdot \frac{1}{4} x^4 dx[/tex] 

og så videre.
Kjempeflott, dette satt tingene på plass! (med unntak en liten bom i substitusjonen - men det går fort å ordne) :)

Jeg har spesielt lett etter føringsmåten: [tex]\int_1^2 x^3 \ln x dx = \left[\frac{1}{4}x^4 \ln x\right]_1^2 - \int_1^2 \frac{1}{x} \cdot \frac{1}{4} x^4 dx[/tex]

Yess, nå skal jeg finne meg noen integraler og føre som en matematiker lektor fra NTNU - dette blir veldig bra ;)
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Aleks855
Rasch
Rasch
Posts: 6874
Joined: 19/03-2011 15:19
Location: Trondheim
Contact:

Jeg har sett eksempler på "sensorveiledning" der sensorene bes påpasse at studenten skriver at integralet av [tex]\frac{1}{x}[/tex] blir [tex]ln|x|[/tex], altså MED absoluttverditegn.

Det virker ikke alltid viktig, men det er tross alt det, hvis likhetstegnet skal gjelde. Hvis ikke så er det jo faktisk FEIL i halvparten av tilfellene for x.
Image
Vektormannen
Euler
Euler
Posts: 5889
Joined: 26/09-2007 19:35
Location: Trondheim
Contact:

Ah, en viktig påpekning. Akkurat i disse oppgavene er det ikke nødvendig, da x er positiv (grensene er positive).
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

Vektormannen wrote:Ah, en viktig påpekning. Akkurat i disse oppgavene er det ikke nødvendig, da x er positiv (grensene er positive).
Det ser jeg, går det greit om jeg alltid kjører absoluttverdi tegn? Det er kanskje litt smør på flesk, men det gjør hvertfall ingen skade. :)
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Vektormannen
Euler
Euler
Posts: 5889
Joined: 26/09-2007 19:35
Location: Trondheim
Contact:

Ja, det er nok lurt å gjøre det til en vane å bare ta dem med uansett. :)
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Posts: 5648
Joined: 24/05-2009 14:16
Location: NTNU

Dog sa læreren vår at det vanket ekstra bonuspoeng om en eksempelvis skriver at

[tex]\int \frac{2x}{x^2 + 3} \, dx = \ln \left| x^2 + 3 \right| + \mathcal{C} = \ln \left( x^2 + 3\right) + \mathcal{C}[/tex]

Som en liten tillegsnotis =)
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
Vektormannen
Euler
Euler
Posts: 5889
Joined: 26/09-2007 19:35
Location: Trondheim
Contact:

Kommet hjem fra analyse-eksamen Nebu?
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Posts: 5648
Joined: 24/05-2009 14:16
Location: NTNU

Nei, sitter på mobilen min under eksamen og kjeder meg.

Fikk epsilon delta ja... Jaja 5/6 oppgaver er ikke dårlig, masse integrasjon.
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
Vektormannen
Euler
Euler
Posts: 5889
Joined: 26/09-2007 19:35
Location: Trondheim
Contact:

Epsilon-delta faktisk. Er ikke så ofte det forekommer på eksamen... Var det et komplisert bevis?
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Posts: 5648
Joined: 24/05-2009 14:16
Location: NTNU

Håper ikke jeg kaprer tråden, men ja. Ikke spesielt vanskelig, bare litt merkelig. Selv ante jeg ikke helt hva jeg skulle gjøre. Fant det dog ut etter eksamen

Anta at [tex]\lim_{x \to a} f(x) = L [/tex] og [tex]\lim_{x \to a} f(x) = M[/tex]

Vis ved bruk av limes at [tex]M = L[/tex]
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
Vektormannen
Euler
Euler
Posts: 5889
Joined: 26/09-2007 19:35
Location: Trondheim
Contact:

Ah, kjipt det :/

Den der har vel vært på en av øvingene, men det var jo lenge siden da. Sikkert mange som ikke husket på hvordan man går frem for å vise det der.
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Post Reply