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Aufgabe:

Problem 2: Unbeschränkte Integranden

Untersuchen Sie das folgende uneigentliche Integrale auf Konvergenz, indem Sie entweder zeigen, dass es nicht existiert oder indem Sie den Wert bestimmen:


(a) \( \int\limits_{0}^{1} \) \( \frac{x^2-1}{x-1} \)dx

(b) \( \int\limits_{-1}^{3} \) \( \frac{1}{x^2-x-2} \)dx

(c) \( \int\limits_{0}^{e} \) | log(x) | dx


Problem/Ansatz:

Nun zu meinem Problem. Ich habe leider keine Ahnung wie ich vorgehen soll, und wie sie gelöst werden. In einer Übung wurde mir gesagt, dass falls in einer Aufgabe nur nach der Konvergenz gefragt ist, kann ich nach dem Majoranten-/ bzw. Minoratenkriterium gehen um die Konvergenz zu beweisen. Leider versteh ich nicht ganz, wann und warum ich bspw. bei manchen Funktionswerten ich sie anders ausdrücken darf und wann ich welchen Term ersetzen/durch etwas anderes ausdrücken darf. Wie beispielsweise \( \frac{sin(x)}{x^3+x^2} \) darf ich dann als \( \frac{1}{x^3} \) ausdrücken. Wann weiß ich, ob der Limes von einem Term gegen eine Zahl läuft und wann gegen ∞ ?

Können einmal beide Beweismöglich erklärt werden? Also zeigen durch nicht existenz oder Wert bestimmen. Vielen Dank!

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Ihr habt ja in der Vorlesung bestimmte Ingegrale kennengelernt, die konvergieren und auch welche die divergieren. Hast du jetzt eine Aufgabe mit einem dir unbekannten Integral, dann kannst du versuchen es nach oben oder unten abzuschätzen. Du weißt z.b. dass

$$ \int_{1}^{\infty} \frac{1}{x^3}dx $$

konvergiert. Jetzt sollst du

$$ \int_{1}^{\infty} \frac{|sin(x)|}{x^3+x^2}dx $$

auf konvergenz überprüfen.

Du weißt

$$0 \leq |sin(x)| \leq 1$$

außerdem weißt du

$$0 \leq x^3 \leq x^3+x^2 \quad x \in [1 \: \infty)$$

Da du weißt, dass

$$ \int_{1}^{\infty} \frac{1}{x^3}dx $$

konvergiert und

$$ \int_{1}^{\infty} \frac{|sin(x)|}{x^3+x^2}dx \leq \int_{1}^{\infty} \frac{1}{x^3}dx $$

weißt du mit dem Majorantenkriterium dass auch

$$ \int_{1}^{\infty} \frac{|sin(x)|}{x^3+x^2}dx $$
konvergiert. Analog verhält es sich mit dem Minorantenkriterium und der Divergenz. In deiner Aufgabe sollst du jetzt aber expliziert den Grenzwert angeben, da hilft dir das Majorantenkriterium nicht viel. Am besten die Integrale ausrechnen würde ich sagen.

Allgemein weißt du ob etwas konvergiert oder divergiert indem du es abschätzt, Kriterien benutzt, umformst bist du bekanntes hast oder einfach ausrechnest. Kommt halt immer drauf an was du genau vorliegen hast.

Hoffe das hilft dir.

LG

1 Antwort

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Hallo,

oder indem Sie den Wert bestimmen:

zu a)

x^2 -1= (x-1)(x+1)

kürzen mit dem Nenner:

---> \( \int\limits_{0}^{1} \) (x+1)dx

= (x^2/2) +x in den Grenzen von 0 bis 1 = 3/2 ->konvergiert

Avatar von 121 k 🚀

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