Wie bestimme ich das Integral von x / (1 + x^2)^2 von 0 bis 1 mit Lösungsweg?

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Wie bestimme ich das Integral von x / (1 + x^2)^2 von 0 bis 1 mit Lösungsweg?

Antwort

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Wie berechnet man das Integral von 0 bis 0,25 der Funktion 1/(√x * (1-√x)) dx?

Wie berechnet man das Integral von (ln x)^2 dx?

Accepted Answer

Um das Integral \( I = \int_0^1 \frac{x}{(1+x^2)^2} \, dx \) zu bestimmen, kann eine Substitution verwendet werden. Hier ist der Lösungsweg: 1. **Substitution**: Setze \( u = 1 + x^2 \). Dann ist \( du = 2x \, dx \) oder \( \frac{du}{2} = x \, dx \). 2. **Grenzen anpassen**: Wenn \( x = 0 \), dann \( u = 1 \). Wenn \( x = 1 \), dann \( u = 2 \). 3. **Integral umschreiben**: Das Integral wird dann: \[ I = \int_{1}^{2} \frac{1}{u^2} \cdot \frac{du}{2} \] Dies vereinfacht sich zu: \[ I = \frac{1}{2} \int_{1}^{2} u^{-2} \, du \] 4. **Integral berechnen**: Das Integral von \( u^{-2} \) ist \( -u^{-1} \). Also: \[ I = \frac{1}{2} \left[ -u^{-1} \right]_{1}^{2} \] Setze die Grenzen ein: \[ I = \frac{1}{2} \left( -\frac{1}{2} - (-1) \right) \] Dies vereinfacht sich zu: \[ I = \frac{1}{2} \left( -\frac{1}{2} + 1 \right) = \frac{1}{2} \left( \frac{1}{2} \right) = \frac{1}{4} \] Das bestimmte Integral ist also: \[ I = \frac{1}{4} \]

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Gegeben ist das Integral: \[ \int_{0}^{0{,}25} \frac{dx}{\sqrt{x} \cdot (1 - \sqrt{x})} \] Um das Integral zu lösen, bietet sich die Substitution \( u = \sqrt{x} \) an. **Schritt 1: Substituti... [mehr]

Accepted Answer

Gegeben ist das Integral: \[ \int_{0}^{0{,}25} \frac{dx}{\sqrt{x} \cdot (1 - \sqrt{x})} \] Um das Integral zu lösen, bietet sich die Substitution \( u = \sqrt{x} \) an. **Schritt 1: Substitution** Setze \( u = \sqrt{x} \) ⇒ \( x = u^2 \) ⇒ \( dx = 2u\,du \). Die Grenzen ändern sich: - Für \( x = 0 \): \( u = 0 \) - Für \( x = 0{,}25 \): \( u = \sqrt{0{,}25} = 0{,}5 \) **Schritt 2: Integral umschreiben** \[ \int_{x=0}^{x=0{,}25} \frac{dx}{\sqrt{x}(1-\sqrt{x})} = \int_{u=0}^{u=0{,}5} \frac{2u\,du}{u(1-u)} = \int_{u=0}^{u=0{,}5} \frac{2\,du}{1-u} \] **Schritt 3: Integral berechnen** \[ \int_{u=0}^{u=0{,}5} \frac{2\,du}{1-u} = 2 \int_{u=0}^{u=0{,}5} \frac{du}{1-u} = 2 \left[ -\ln|1-u| \right]_{0}^{0{,}5} \] \[ = 2 \left( -\ln(1-0{,}5) + \ln(1-0) \right) = 2 \left( -\ln(0{,}5) + \ln(1) \right) = 2 \left( -\ln(0{,}5) \right) = 2 \ln(2) \] **Schritt 4: Ergebnis** \[ \boxed{2 \ln(2)} \] Das ist der exakte Wert. Näherungsweise: \[ 2 \ln(2) \approx 1{,}386 \]

Accepted Answer

Das Integral von \((\ln x)^2\) bezüglich \(x\) kannst du mit partieller Integration berechnen. Hier ist die Schritt-für-Schritt-Lösung: Setze: - \(u = (\ln x)^2\) ⇒ \(du = \frac{2... [mehr]

Accepted Answer

Das Integral von \((\ln x)^2\) bezüglich \(x\) kannst du mit partieller Integration berechnen. Hier ist die Schritt-für-Schritt-Lösung: Setze: - \(u = (\ln x)^2\) ⇒ \(du = \frac{2\ln x}{x} dx\) - \(dv = dx\) ⇒ \(v = x\) Partielle Integration: \[ \int u\,dv = uv - \int v\,du \] Also: \[ \int (\ln x)^2 dx = x(\ln x)^2 - \int x \cdot \frac{2\ln x}{x} dx \] \[ = x(\ln x)^2 - 2\int \ln x\, dx \] Das Integral \(\int \ln x\, dx\) ist bekannt: \[ \int \ln x\, dx = x\ln x - x + C \] Setze das ein: \[ = x(\ln x)^2 - 2[x\ln x - x] + C \] \[ = x(\ln x)^2 - 2x\ln x + 2x + C \] **Ergebnis:** \[ \boxed{ \int (\ln x)^2\, dx = x(\ln x)^2 - 2x\ln x + 2x + C } \]