0 Daumen
801 Aufrufe

meine Aufgabe lautet: Beweisen Sie die Ungleichungen 0 < g(x) ≤ 1/x für x > 0 und zeigen Sie, dass die Funktion g monoton fallend ist. g ist gegeben durch g(x) = e0,5x² * ∫ e-0,5y² dy    wobei die Integralgenzen x bis unendlich sind.

Meine Idee war, die Stammfunktion zu bestimmen und die Fläche auszurechnen. Leider schaffe ich weder mit Hilfe partieller Integration, noch mit Substitution die Stammfunktion zu berechnen. Ist das überhaupt der richtige Ansatz? Und wie zeige ich die Monotonie eines Integrals?

Wäre dankbar für jeglichen Hinweis!!!

Avatar von

1 Antwort

0 Daumen
 
Beste Antwort


die Bestimmung einer Stammfunktion ist hier meines Wissens mit den üblichen algebraischen Mitteln nicht möglich.

$$\text{(1) Für alle }t>0\text{ ist }e^{-\frac12t^2}>0\text{ und damit auch }\int_x^\infty e^{-\frac12t^2}\,\mathbb dt>0$$$$\text{für }x>0.\text{ Da auch }e^{\frac12x^2}>0\text{ für alle }x>0\text{ ist, gilt } g(x)>0.$$$$\text{(2) Für alle }t>0\text{ gilt }\frac1{t^2}e^{-\frac12t^2}>0$$$$\Leftrightarrow e^{-\frac12t^2}<\frac1{t^2}e^{-\frac12t^2}+e^{-\frac12t^2}$$$$\Rightarrow \int_x^\infty e^{-\frac12t^2}\,\mathbb dt\leq\int_x^\infty \left(\frac1{t^2}e^{-\frac12t^2}+e^{-\frac12t^2}\right)\,\mathbb dt\text{ für alle }x>0$$$$\Rightarrow \int_x^\infty e^{-\frac12t^2}\,\mathbb dt\leq\left.-\frac1te^{-\frac12t^2}\right\vert_x^\infty=\frac1xe^{-\frac12x^2}$$$$\Rightarrow e^{\frac12x^2}\cdot\int_x^\infty e^{-\frac12t^2}\,\mathbb dt\leq\frac1x.$$$$\text{(3) Nach Produktregel für die Ableitung und Teil (2) gilt}$$$$\begin{aligned}g'(x)&=x\cdot e^{\frac12x^2}\cdot\int_x^\infty e^{-\frac12t^2}\,\mathbb dt-e^{\frac12x^2}\cdot e^{-\frac12x^2}\\&=x\cdot g(x)-1\leq x\cdot\frac1x-1\leq0.\end{aligned}$$$$\text{Daher ist }g\text{ monoton fallend.}$$
Avatar von

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community