Ολοκλήρωμα

Ασκήσεις μαθηματικών προπτυχιακού επιπέδου στις οποίες πρέπει, επιπλέον, να υπάρχει καταληκτική ημερομηνία. Μέχρι αυτήν την ημερομηνία οι απαντήσεις δίνονται ΜΟΝΟ από φοιτητές. Μετά το πέρας αυτής, μπορούν να απαντήσουν όλα τα μέλη.

Συντονιστής: Demetres

Κανόνες Δ. Συζήτησης
Ασκήσεις μαθηματικών προπτυχιακού επιπέδου στις οποίες πρέπει, επιπλέον, να υπάρχει καταληκτική ημερομηνία. Μέχρι αυτήν την ημερομηνία οι απαντήσεις δίνονται ΜΟΝΟ από φοιτητές. Μετά το πέρας αυτής, μπορούν να απαντήσουν όλα τα μέλη.
Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5575
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Ολοκλήρωμα

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos »

Να υπολογιστεί το ολοκλήρωμα:

\displaystyle{\mathcal{J} = \int_0^2 \frac{\ln (1+x)}{x^2-x+1} \, \mathrm{d}x}
Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}

Ετικέτες:
Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5575
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Re: Ολοκλήρωμα

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos »

Tolaso J Kos έγραψε: Σάβ Φεβ 15, 2020 8:12 pm Να υπολογιστεί το ολοκλήρωμα:

\displaystyle{\mathcal{J} = \int_0^2 \frac{\ln (1+x)}{x^2-x+1} \, \mathrm{d}x}

Επαναφορά!
Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}
neutonas
Δημοσιεύσεις: 33
Εγγραφή: Σάβ Μάιος 19, 2018 4:54 pm

Re: Ολοκλήρωμα

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από neutonas »

\displaystyle  
J = \int_0^2 \frac{\ln(x+1)}{x^2 - x + 1} \, dx = \int_0^2 \frac{\ln(x+1)}{(x - \frac{1}{2})^2 + \frac{3}{4}} \, dx

\displaystyle  
 u  = \frac{2x - 1}{\sqrt{3}} \Rightarrow x = \frac{u \sqrt{3} + 1}{2} \Rightarrow dx = \frac{\sqrt{3}}{2} \, du  \quad 
x = 0 \Rightarrow u = -\frac{1}{\sqrt{3}}, \quad x = 2 \Rightarrow u = \sqrt{3} \quad \text{Thus:}

\displaystyle  
J = \int_{-\frac{1}{\sqrt{3}}}^{\sqrt{3}} \frac{\ln \left( \frac{u \sqrt{3} + 1}{2} + 1 \right)}{\frac{3}{4} u^2 + \frac{3}{4}} \frac{\sqrt{3}}{2} \, du 
= \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{1}{\sqrt{3}}}^{\sqrt{3}} \frac{\ln \left( \frac{u \sqrt{3} + 3}{2} \right)}{u^2 + 1} \, du = \frac{2}{\sqrt{3}}  \int_{-\frac{1}{\sqrt{3}}}^{\sqrt{3}} \frac{\ln (u \sqrt{3} + 3) - \ln 2}{u^2 + 1} \, du

\displaystyle  
= \frac{2}{\sqrt{3}}  \int_{-\frac{1}{\sqrt{3}}}^{\sqrt{3}} \frac{\ln (u \sqrt{3} + 3)}{u^2 + 1} \, du - \frac{2}{\sqrt{3}}  \ln 2 \int_{-\frac{1}{\sqrt{3}}}^{\sqrt{3}} \frac{1}{u^2 + 1} \, du 
= I_1 - I_2 = J

\displaystyle  
I_2 = \frac{2} {\sqrt{3}}\ln 2 \int_{-\frac{1}{\sqrt{3}}}^{\sqrt{3}} \frac{1}{u^2 + 1} \, du =  \frac{2} {\sqrt{3}} \ln 2 \, \arctan(u) \Bigg|_{-\frac{1}{\sqrt{3}}}^{\sqrt{3}} 
= \frac{2} {\sqrt{3}} \ln 2 \left( \frac{\pi}{3} - \left( -\frac{\pi}{6} \right) \right)
\displaystyle  
 = \frac{2} {\sqrt{3}} \ln 2  \frac{\pi}{2} =\frac{\pi} {\sqrt{3}} \ln 2

\displaystyle  
I_1 = \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{1}{\sqrt{3}}}^{\sqrt{3}} \frac{\ln (u \sqrt{3} + 3)}{u^2 + 1} \, du
\displaystyle  
 \quad u = \tan \theta \quad du = \sec^2 \theta \, d\theta \quad u = -\frac{1}{\sqrt{3}} \Rightarrow \theta = -\frac{\pi}{6} \quad u = \sqrt{3} \Rightarrow \theta = \frac{\pi}{3}

\displaystyle  
I_1=\frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \frac{\ln(\sqrt{3}\tan \theta + 3)}{\tan^2 \theta + 1} \sec^2 \theta \, d\theta 
= \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln(\sqrt{3}\tan \theta + 3) \, d\theta

\displaystyle  
= \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln \left( \frac{\sqrt{3} \sin \theta + 3 \cos \theta}{\cos \theta} \right) d\theta

\displaystyle  
= \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln \left( \sqrt{3} \sin \theta + 3 \cos \theta \right) d\theta - \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln (\cos \theta) d\theta

\displaystyle  
\text{But} \quad \sqrt{3} \sin \theta + 3 \cos \theta = A \cos (\theta + a) \quad \text{with}

\displaystyle  
A^2 = (\sqrt{3})^2 + 3^2 = 12 \Rightarrow A = 2 \sqrt{3} \quad \text{and} \quad 
\tan a = -\frac{\sqrt{3}}{3} \Rightarrow a = -\frac{\pi}{6}

\displaystyle  
\text{Thus :} \quad I_1 = \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln \left( 2\sqrt{3} \cos (\theta - \frac{\pi}{6}) \right) d\theta - \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln (\cos \theta) d\theta

\displaystyle  
= \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln (2\sqrt{3}) d\theta +  \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln (\cos (\theta - \frac{\pi}{6})) d\theta 
- \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln (\cos \theta) d\theta
\displaystyle  
\text{But} \quad \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln (\cos (\theta - \frac{\pi}{6})) d\theta = \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln (\cos ( \frac{\pi}{6}-\theta ) ) d\theta = - \int_{\frac{\pi}{3}}^{-\frac{\pi}{6}} \ln (\cos u ) du= \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln (\cos u ) du
\displaystyle  
\text{With :} \quad u  = \frac{\pi}{6}-\theta  \Rightarrow du = - d\theta  \quad 
\theta = -\frac{\pi}{6} \Rightarrow u = \frac{\pi}{3}, \quad \theta=\frac{\pi}{3} \Rightarrow u = -\frac{\pi}{6}
\displaystyle  
\text{Thus :} \quad I_1 =  \frac{2}{\sqrt{3}} \int_{-\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \ln (2\sqrt{3}) d\theta = \frac{2}{\sqrt{3}} \ln (2\sqrt{3}) \frac{3 \pi}{6} = \frac{\pi \ln (2\sqrt{3})}{\sqrt{3}}

\displaystyle  
\text{So :} \quad J= I_1 - I_2 =  \frac{\pi \ln (2\sqrt{3})}{\sqrt{3}} - \frac{\pi \ln (2)}{\sqrt{3}} = \frac{\pi \ln (\sqrt{3})}{\sqrt{3}} \Rightarrow \, \boxed{J=\frac{\pi \ln (\sqrt{3})}{\sqrt{3}} }
Τελευταία επεξεργασία από το μέλος neutonas την Δευ Ιούλ 29, 2024 6:16 pm, έχει επεξεργασθεί 2 φορές συνολικά.
Αεί ο Θεός ο Μέγας γεωμετρεί,
το κύκλου μήκος ίνα ορίση διαμέτρω,
παρήγαγεν αριθμόν απέραντον,
καί όν, φεύ,
ουδέποτε όλον θνητοί θα εύρωσι.
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18875
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκλήρωμα

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou »

neutonas έγραψε: Πέμ Ιούλ 08, 2021 11:00 pm Παραθέτω μία λύση ως συνημμένο.
Ας υπενθυμίσω ότι οι κανονισμοί μας (πολύ σωστά) δεν επιτρέπουν συνημμένο χειρόγραφο. Παράκληση, λοιπόν, να το διευθετήσεις (Latex) γιατί βλέπω οι Γενικοί Συντονιστές να σβήνουν το μήνυμά σου.
Απάντηση

Επιστροφή στο “Ασκήσεις ΜΟΝΟ για φοιτητές”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 2 επισκέπτες