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Ich habe ein Verständnisproblem zu den Grenzen bei der Substitution. Ich dachte man muss die alten Grenzen in u einsetzen und hat dann neue Grenzen mit denen man weiter rechnet. Wie zum Beispiel hier:

blob.png

Text erkannt:

(a) Substitution: \( t:=3 x^{2}+2 \Longrightarrow \mathrm{d} t=6 x \mathrm{~d} x \)
\( \begin{aligned} \int \limits_{0}^{4} \frac{5 x}{\sqrt{3 x^{2}+2}} \mathrm{~d} x & =\frac{5}{6} \int \limits_{0}^{4} \frac{6 x}{\sqrt{3 x^{2}+2}} \mathrm{~d} x=\frac{5}{6} \int \limits_{2}^{50} \frac{1}{\sqrt{t}} \mathrm{~d} t=\left.\frac{5}{6} \cdot 2 \sqrt{t}\right|_{2} ^{50} \\ & =\frac{5}{3}\left(\sqrt{2}(5-1)=\frac{20}{3} \sqrt{2}\right. \end{aligned} \)

Hier werden ja offensichtlich 4 und 0 in t eingesetzt und die neuen Grenzen 50 und 2 entstehen.

Bei folgender Aufgabe jedoch:

blob.png

Text erkannt:

(ii) \( \int \limits_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin ^{7} x \cos x \mathrm{~d} x \),

Wurde die Stammfunktion 1/8 sin ^8 x gebildet und dann für x PI/2 und 0 eingesetzt, also die alten Grenzen. Ich hätte jetzt vermutet, dass wir die alten Grenzen in u einsetzen, also hier in sin x und 1 und 0 erhalten und das dann in die Stammfunktion einsetzen. Das wurde in der Lösung die mir vorliegt jedoch so nicht gemacht, sondern es wurde Pi/2 und 0 eingesetzt wodurch dann 1/8 - 0 zustande kam. Kann mir das jemand erklären?

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Aloha :)

Du musst die substituierten Integrationsgrenzen nur verwenden, wenn in dem Ergebnis weiterhin die substituierte Variable vorkommt. In deinem ersten Beispiel ist das Ergebnis mit der substituierten Variablen \(t\) angegeben, also müssen da die Grenzen für \(t\) eingesetzt werden.

Bei dem von dir genannten zweiten Integral, taucht im Ergebnis wieder die ursprüngliche Integrationsvariable \(x\) auf. Daher musst du dort auch die Grenzen für \(x\) einsetzen.

Avatar von 148 k 🚀

Vielen Dank!

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Wenn du die Substitution rücksubstituierst, dann musst du die alten Grenzen einsetzen. Wenn man sich das Rücksubstituieren spart, dann kann man auch die umgerechneten Grenzen einsetzen.

$$\int \limits_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin^{7} x \cos x ~dx \newline \text{Subst. u = sin x ; du/dx = cos x} \newline = \int \limits_{0}^{1} u^{7} ~du \newline = \frac{1}{8} \cdot u^8 |_0^1 \newline = \frac{1}{8}$$

Avatar von 479 k 🚀

Alles klar, danke.

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Hallo,

hab die 2.Aufgabe mal nach 2 Wegen berechnet:

blob.png


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