Zuletzt geändert: Fr, 24.11.2006

«K12/K13» 115. Hausaufgabe «PDF», «POD»




0.0.1 ↑ 115. Hausaufgabe

0.0.1.1 ↑ Analysis-Buch Seite 256, Aufgabe 15h

\displaystyle\int\limits_0^{\infty} x^2 e^{-x} \,\mathrm{d}x = {}\int\limits_0^{\infty} x^2 \left(-e^{-x}\right)' \,\mathrm{d}x = {}\lim\limits_{\alpha \to \infty} \left[-x^2 e^{-x} - \int 2x \left(-e^{-x}\right) \mathrm{d}x\right]_0^{\alpha} = \\ {}\lim\limits_{\alpha \to \infty} \left[-x^2 e^{-x} + 2 \int x \left(-e^{-x}\right)' \mathrm{d}x\right]_0^{\alpha} = {}\lim\limits_{\alpha \to \infty} \left[-x^2 e^{-x} + 2 \left(-x e^{-x} - \int -e^{-x} \,\mathrm{d}x\right)\right]_0^{\alpha} = {}\lim\limits_{\alpha \to \infty} \left[e^{-x} \left(-x^2 - 2 x - 2\right)\right]_0^{\alpha} = 2;∫ 0∞x2e−xdx = ∫ 0∞x2 −e−x ′dx = lim α→∞−x2e−x −∫ 2x −e−x dx 0α = limα→∞ −x2e−x + 2∫ x −e−x ′dx 0α = lim α→∞−x2e−x + 2 −xe−x −∫ −e−xdx 0α = limα→∞ e−x −x2 − 2x − 2 0α = 2;

0.0.1.2 ↑ Analysis-Buch Seite 256, Aufgabe 16
a)

Für n \neq 1n≠1:

\int\limits_1^a \frac{\ln x}{x^n} \mathrm{d}x = {}\int\limits_1^a \left(\frac{x^{1-n}}{1-n}\right)' \ln x \,\mathrm{d}x = {}\left[\frac{x^{1-n}}{1 - n} \ln x - \int \underbrace{\frac{x^{1-n}}{1 - n} \cdot \frac{1}{x}}_{\frac{x^{-n}}{1-n}} \mathrm{d}x\right]_1^a = {}\left[\frac{x^{1-n}}{1-n} \left(\ln x - \frac{1}{1-n}\right)\right]_1^a = {}\frac{a^{1-n}}{1-n} \left(\ln a - \frac{1}{1-n}\right) + \left(\frac{1}{1-n}\right)^2;∫ 1alnx xn dx = ∫ 1a x1−n 1−n ′lnxdx = x1−n 1−n lnx −∫ x1−n 1 − n ⋅1 x︸ x−n 1−n dx1a = x1−n 1−n lnx − 1 1−n1a = a1−n 1−n lna − 1 1−n + 1 1−n 2;

Für n = 1n = 1: \int \frac{\ln x}{x} \,\mathrm{d}x = \int I(\ln x) \left(\ln x\right)' \,\mathrm{d}x = \int I(t) \,\mathrm{d}t = \frac{1}{2} \ln^2 x∫ lnx x dx = ∫ I(lnx) lnx′dx = ∫ I(t)dt = 1 2 ln2x mit I(t) = t;I(t) = t;

c)

\int\limits_0^a x^n \ln x \,\mathrm{d}x = {}\left[\int \frac{\ln x}{x^{-n}} \mathrm{d}x\right]_0^a = {}\left[\frac{x^{1+n}}{1+n} \left(\ln x - \frac{1}{1+n}\right)\right]_0^a = {}\frac{a^{1+n}}{1+n} \left(\ln a - \frac{1}{1+n}\right);∫ 0axn lnxdx = ∫ ln x x−ndx0a = x1+n 1+n lnx − 1 1+n 0a = a1+n 1+n lna − 1 1+n ;

Speziell für a = 1a = 1:

\int\limits_0^1 x^n \ln x \,\mathrm{d}x = -\left(\frac{1}{1 + n}\right)^2;∫ 01xn lnxdx = − 1 1+n 2;