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es handelt sich um die folgende Aufgabenstellung:

Aufgabe: konvergieren die folgenden uneigentliche Integrale?

a) \( \int \limits_{-\infty}^{-1}-\frac{2}{x^{2}} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\int \limits_{a}^{-1} \frac{2}{x^{2}} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\int \limits_{-1}^{a} \frac{2}{x} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\left.2 \cdot \ln |x|\right|_{-1} ^{a} \)
\( x^{-2}=-x^{-1} \)
\( =\lim \limits_{a \rightarrow-\infty} \int \limits_{0}^{a}-2 \cdot \ln |a|+\underbrace{2 \cdot \ln |-1|}_{0}= \)
\( \int \limits_{-\infty}^{-2} \frac{1}{2} x^{-5} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty} \int \limits_{a}^{-2} \frac{1}{2} x^{-5}=\left.\lim \limits_{a \rightarrow-\infty} \frac{1}{2} \cdot \frac{x^{-4}}{4}\right|_{a} ^{-2}=-\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{4 x^{4}} \)
\( =\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\left.\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{4 x^{4}}\right|_{a} ^{-2}= \)
\( =-\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{4 \cdot(-2)^{4}}+\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{4 a^{4}} \)
\( =-\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{4 \cdot 16}+0 \)
\( =-\frac{1}{128} \)



Problem/Ansatz:

Ich habe versucht die Aufgaben zu lösen, aber ich bin mir nicht sicher, ob der Rechenweg so passt. Könnt ihr mir eine Rückmeldung geben und ggf. meine Fehler korrigieren? Passt das so oder muss ich was ändern? Passt die Schreibweise so?

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Das war falsch, ich hatte nicht alles gelesen.

Habe eine korrigierte Lösung aus den Kommentaren hochkopiert:

\(\begin{aligned} \int \limits_{-\infty}^{-1}-\frac{2}{x^{2}} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\int \limits_{a}^{-1} \frac{2}{x^{2}} d x & =\lim \limits_{a \rightarrow-\infty} \int \limits_{-1}^{a} \frac{2}{x^{2}} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\left.\frac{2}{x}\right|_{-1} ^{a} \\ & =\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}(-\frac{2}{a}-2)=-2 \Rightarrow \text { konvergent } \end{aligned} \)

Avatar von 288 k 🚀

Vielen Dank mathef!!

Die Aufgabe a) ist jetzt klar.

Zur 2.Aufgabe: Kann ich dann sagen, dass es hier konvergiert? Ich hab ja als Grenzwert -1/128 rausbekommen, dann muss es ja konvergieren, oder?

Der erste Integrand ist \(x^{-2}\), dies ist beim Fragesteller zu \(x^{-1}\) geworden?

Jedenfalls ist \(\int_{-\infty}^{-1}\frac{2}{x^2}\;dx\) konvergent.

Ja genau Mathhilf, ich hab das o unübersichtlich formuliert, man kennt sich kaum aus.

Alles klar, und das Ergebnis bzw. der Grenzwert -1/128 stimmt auch, oder?

ich hab das o unübersichtlich formuliert

Ich habe auf dieser Seite noch richtige Lösung zu a) gesehen?

Uups:

Ich habe auf dieser Seite noch keine richtig Lösung zu a) gesehen!

Wieso? Die Lösung von mathef ist ja richtig.

Wie muss man da sonst vorgehen?

Die Lösung von mathef ist falsch. In Deiner Rechnung ist das 2. Gleichheitszeichen falsch

Danke für den Hinweis, aber meinst du das Gleichheitszeichen in der 2.Zeile? Oder meinst du das zweite Gleichheitszeichen in der 1.Zeile? Hier müsste dann das Minus weg, da ich die Grenzen vertausche. Meinst du das so?

Ich meine das 2. gleichheitszeichen - vom Anfang an gezählt - und frage, warum danach im Nenner x steht und nicht x^2

Du hast recht, hab’s nun ausgebessert. Stimmt‘s jetzt?

a)
\( \begin{aligned} \int \limits_{-\infty}^{-1}-\frac{2}{x^{2}} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\int \limits_{a}^{-1} \frac{2}{x^{2}} d x & =\lim \limits_{a \rightarrow-\infty} \int \limits_{-1}^{a} \frac{2}{x^{2}} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\left.\frac{1}{x}\right|_{-1} ^{a} \\ & =-\underbrace{\frac{1}{a}-1}=-1 \Rightarrow \text { konvergent } \end{aligned} \)

Wo ist die 2 abgeblieben? Meinst Du am Ende: -1/a-1 konvergiert gegen -1?

Uff, habe schon wieder einen Flüchtigkeitsfehler eingebaut, natürlich kommt hier als Grenzwert -2 heraus. Also so:



a)
\( \begin{aligned} \int \limits_{-\infty}^{-1}-\frac{2}{x^{2}} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\int \limits_{a}^{-1} \frac{2}{x^{2}} d x & =\lim \limits_{a \rightarrow-\infty} \int \limits_{-1}^{a} \frac{2}{x^{2}} d x=\lim \limits_{a \rightarrow-\infty}-\left.\frac{2}{x}\right|_{-1} ^{a} \\ & =\underbrace{-\frac{2}{a}}-2=-2 \Rightarrow \text { konvergent } \end{aligned} \)

-2/a konvergiert gegen 0, daher kommt als Ergebnis -2.

Ich glaube, jetzt haben wir es

Endlich :D Danke dir vielmals mathhilf, wirklich vielen vielen Dank!!

Alles klar, mathef, danke für die Korrektur!

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