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Aufgabe:

Berechne die Ableitung der Funktion f : [0,∞) →R mit

20230421_161431.jpg

Text erkannt:

\( f(x)=\int \limits_{0}^{e^{x}+\arctan (x)} \cos \left(t^{2}\right) d t \)

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Für die Stammfunktion:

https://www.integralrechner.de/

Super\(\)tipp!

@Arsinoé4
Stimme ich voll zu. :-D

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Aloha :)

Ach, die Leibnizregel habe ich auch länger nicht gebraucht...$$F(y)=\int\limits_{\green{u(y)}}^{\red{o(y)}}f(x;y)\,dx\implies$$$$F'(y)=f(\red{o(y)};y)\cdot\red{o'(y)}-f(\green{u(y)};y)\cdot\green{u'(y)}+\int\limits_{\green{u(y)}}^{\red{o(y)}}\frac{\partial f(x;y)}{\partial y}\,dx$$

Du musst jeweils die obere Grenze, die untere Grenze und den Integranden ableiten.

Unser Patient sieht so aus:$$f(x)=\int_{\green0}^{\red{e^x+\arctan(x)}}\cos(t^2)\,dt$$

Daher ist die geuschte Ableitung:$$f'(x)=\cos\left(\left(\red{e^x+\arctan(x)}\right)^2\right)\cdot\left(\red{e^x+\arctan(x)}\right)'$$

Der zweite Term fällt weg, weil die Ableitung der unteren Grenze null ist.

Der dritte Term fällt weg, weil der Integrand nicht von \(x\) abhängt.


Damit haben wir das Problem auf die Ableitung von \(\arctan(x)\) reduziert:

$$y=\arctan(x)\implies x=\tan(y)=\frac{\sin(y)}{\cos(y)}\quad\implies$$$$\frac{dx}{dy}=\frac{\cos(y)\cos(y)-\sin (y)\cdot(-\sin(y))}{\cos^2(y)}=\frac{\cos^2(y)+\sin^2(y)}{\cos^2(y)}=1+\tan^2(y)$$$$\phantom{\frac{dx}{dy}}=1+\tan^2(y=\arctan(x))=1+x^2\quad\implies$$$$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{1+x^2}$$

Die gesuchte Ableitung ist also:$$f'(x)=\cos\left(\left(\red{e^x+\arctan(x)}\right)^2\right)\cdot\left(e^x+\frac{1}{1+x^2}\right)$$

Avatar von 149 k 🚀
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Hallo

weisst du denn was rauskommt, wenn die obere Grenze x ist? dann musst du einfach die Kettenregel anwenden.

Gruß lul

Avatar von 107 k 🚀

Frage: Wo kommen solche Integrale in der Realität oder angewandten

Wissenschaft vor? Hätte jemand ein konkretes Beispiel?

Das Grundgesetz des Universums lautet, dass ein physikalisches System zwischen seinen möglichen Zuständen immer in der kürzest-möglichen Eigenzeit wechselt.

In der relativistischen Quantenfeldtheorie kann jedes physikalische System vollständig durch Wirkungsintegrale beschrieben werden. Um die schnellsten Zustands-Übergänge zu finden, müssen diese Integrale abgeleitet werden.

Daher tauchen solche Integrale in der theoretischen Physik oft auf.

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