integral mit cos und pie
Frage: integral mit cos und pie(34 Antworten)
hallo, die Integralfunktion S (oben 2pie, unten 0) von cos x dx ergibt 6,270599475 ... wer kann mir sagen warum, bzw den Rechenweg zu der Aufgabe schreiben? das wär echt nett .. also ich bin so weit, dass ich A= sin 2pie - sin 0 schreibe weil das meiner Meinung nachder richtige Weg ist .. aber muss falsch sein, weil da nicht mein Ergebnis rauskommt :( danke |
Frage von donytoni (ehem. Mitglied) | am 15.03.2009 - 16:30 |
Antwort von GAST | 15.03.2009 - 16:50 |
das integral ist natürlich 0, weil 2pi eine periode von cos(x) ist und die funktion um y=0 oszilliert. du willst aber wohl die fläche zwischen dem graphen und der x-achse berechnen. die cos-funktion hat 2 nullstellen im intervall, nämlich x1=pi/2 und x2=3pi/2 du berechnest sin(pi/2)-sin(0)-sin(3pi/2)+sin(pi/2)+sin(2pi)-sin(3pi/2). oder wenn du die symmetrie der cos-funktion beachtest: 2*(sin(pi/2)-sin(3pi/2)) |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 17:17 |
ich hab keine Ahnung was das alles bedeuten soll.. oszillieren und so ^^ bitte ganz primitiv für mich .. also mein Taschenrechner gibt mir bei dem Integral für S (oben 2pie, unten 0) cos x dx die Lösung ~6,2705 das muss richtig sein, mein Taschenrechner lügt nicht .. ich glaube ich berechne dabei die Fläche zwischen dem Graphen und der X-Achse wie du sagtes.. auf jeden Fall brauch ich dafür den Rechenweg.. Nullstellen brauch man doch gar nich berechnen, wenn die Aufgabe schon dem Integralzeichen und der Zahl oben und unten angegeben ist, oder?!?!?!?! |
Antwort von GAST | 15.03.2009 - 17:27 |
tja, wenn du das integral berechnest sollte das ergebnis schon 0 sein, und nicht 2pi... |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 18:29 |
okay .. das hört sich überzeugend an .. aber könntes du mir das vielleicht genauer erklären? das mit den Nullstellen verwirrt mich ... vorweg mal ne einfachere Aufgabe als Beispiel ... Die Aufgabe heißt: Berechne das Integral S (oben 4, unten -4) von x³-x² dx Ich hab die Aufgabe direkt so ausgerechnet, ohne Nullstellen zu bestimmen, weil ich dachte wenn bei dem S die -4 und 4 vorgegeben sind könnte ich ausschließen, das dazwischen Nullstellen liegen .. also hab ich wahrscheinlich bis hier hin schon nen gedankenfehler gemacht.. und das Ergebnis 42 2/3 bei der Aufgabe ist falsch, weil zwischen -4 und 4 Nullstellen liegen, die ich missachtet hab? Wenn ein negatives Flächenergebnis rauskommt, änder ich das Vorzeichen, oder? Okay, wenn ich soweit einsichtig war.. könnte mir vielleicht jemand erklären wie ich die Nullstellen bei x³-x² und bei cos x berechne? |
Antwort von GAST | 15.03.2009 - 18:42 |
wenn da steht: berechne das angegebene integral, dann ist dieses auch zu berechnen und nicht irgeneine fläche... "Wenn ein negatives Flächenergebnis rauskommt, änder ich das Vorzeichen, oder?" jo "könnte mir vielleicht jemand erklären wie ich die Nullstellen bei x³-x² und bei cos x berechne?" beim ersten: x² ausklammern. beim zweiten pi(1/2+k), k aus Z. ergibt sich sofort aus def. von cos |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 21:09 |
beim zweiten pi(1/2+k), k aus Z. ?ß die nullstelle von cosx sinx etc ist 0 ! wie komms du darauf, dass es 2 Nullstellen geben muss? |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 21:17 |
die cos-funktion hat 2 nullstellen im intervall, nämlich x1=pi/2 und x2=3pi/2 das versteh ich auch gar nicht .. wenn ich eine Nullstelle berchne dann guck ich mir doch nur die Funktion an und nich das Intervall .. ich soll schließlich das Integral von 0-2pi von cosinus berechnen .. wie kann die nullstelle jetz was mit pi zu tuen haben? wohl eher mit cosinus oder? und der graph von cosinus hat nur die nullstelle 0 ! |
Antwort von GAST | 15.03.2009 - 21:31 |
ne, mit sicherheit nicht. cos(x):=1-x²/2+x^4/24-x^6/720+höhere potenzen von x. daraus folgt: cos(0)=1-0+0+...0terme=1 0 ist also keine nullstelle. dafür aber pi/2. die reihe konvergiert für x=pi/2 gegen 0: cos(pi/2)=1-(pi/2)²/2+(pi/2)^4/24-(pi/2)^6/720~0. weietere terme braucht man gar nicht zu betrachten, denn nach striling konvergiert der nenner gegen sqrt(2pi*n)*n^n/e^n. dadurch erhält man (pi*e)^n/(2n)^n. nach dem potenzgesetz können wir den exponenten streichen und es steht pi*e/n dar, was eine nullfolge ist. selbe gilt dann für x2=3pi/2. da hätten wir nur ein faktor 3/2 davor, für n-->unendlich hat das auch keine auswirkung |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 21:58 |
wenn ich so lese was du schreibst, hört sich das ja schon an als ob du Ahnung hast, aber ich versteh 0.. ich hab keine Ahnung wie ich von der funktion cosinus die Nullstelle berechne, aber auf http://www.arndt-bruenner.de/mathe/java/plotter.htm sehe ich, dass der graph cosinus als Nullstelle nur 0 hat! ich soll S oben 2pie unten 0 von cosinus berechnen .. das heißt integrieren von cosinus x im intervall von 0 bis 2 pi ! was hat das Ende des Intervalls 2 Pi mit der Nullstelle von cosinus x (als graph auf der seite nullstelle 0 ) zu tuen? ich versteh den zusammenhang nicht.. ich hab bis jetz noch nie cosinus und sinus integriert.. kann ja sein dass es da special regeln gibt, aber ich hab das einfach mal auf so ein standart beispiel übertragen. |
Antwort von GAST | 15.03.2009 - 22:06 |
unmöglich. 0 ist eine nullstelle der sinusfunktion, aber nicht der cos-funktion. die cos-funktion ist ja eine verschobene sin-funktion. da cos(x) in [0;2pi] alle werte von -1 bis 1 annimmt, kannst du die fläche nicht so berechnen, indem du cos(x) einmal von 0 bis 2pi integrierst. da müsste man in den 3 einzelintervallen integrieren (oder man beachtet wie schon gesagt die symmetrie bzw. periodizität der funktion) wenn du allerdings nur das integral berechnen musst, braucht dich keine fläche zu interessieren. ich kenne aber die aufgabenstellung nicht und kann auch nicht beurteilen, welchen der beiden wege man einschlagen sollte... |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 22:38 |
wie komms du auf die Nullstellen? also ich soll immer A berechnen .. mal was anderes vorweg: bei der Aufgabe S oben 2 unten -2 .. 2x²-4 dx ist die nullstelle ja 1,4142 warum kommt jeweils das selbe raus, wenn ich nur S oben 2 unten -2 rechne oder oben -1,4142 unten -2 + oben 1,4142 unten -1,4142 + oben 2 unten 1,4142 rechne? wir haben das irgendwie so immer gerechnet, dass wir am Ende halt son Flächeninhalt raushatten .. cos x kommt da erstmalig vor und ich hab halt versucht, dass auf das Beispiel zu übertragen.. |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 22:41 |
Ich hab vorhin 6 standartaufgaben ohne cosinus brüche etc rechnen müssen und habe dabei gar nicht die Nullstellen bedacht .. wo du was von nullstellen erzählt hast hab ich diese alle erneut gerechnet, wobei ich S unterteilt hab also immer bis zur Nullstelle und addiert und so .. aber kommt letzendlich immer das selbe raus? also is das unnötig? |
Antwort von GAST | 15.03.2009 - 22:43 |
ihr habt wahrscheinlich beim mittleren summanden noch den betrag genommen. da kommt auch nicht dasselbe heraus. A ist immer >=0, das integral hier wird wohl negativ sein. also kann´s nicht übereinstimmen. und bei cos-rechnest du das genau so, mit den 3 teilintervallen |
Antwort von GAST | 15.03.2009 - 22:49 |
wenn du das richtig machst, kommt da nicht immer dasselbe raus. musst natürlich beachten, dass du immer den betrag nimmst. natürlich kommt da sonst dasselbe raus. folgt aus addivität. integral a bis c f(x)dx=integral a bis b f(x)dx+integral b bis c f(x)dx mit a<=b<=c beweis folgt direkt aus hauptsatz: [integral a bis b f(x)dx]+[integral b bis c f(x)dx]= [F(b)-F(a)]+[F(c)-F(b)]=F(c)-F(a)=integral a bis b f(x)dx |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 22:50 |
hä? ich versteh gar nichts mehr .. 2 jahre Oberstufenmatheunterricht + ein Gespräch mit dir = Chaos :P Das Integral S oben 1 unten -1 4x³+2x dx Ergebnis A=0 .. richtig? |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 22:58 |
ich hab gerade das Integral S oben 2 unten -2 von 2x²-4 dx 2x gerechnet .. einmal ohne auf Nullstellen zu achten und einmal hab ich die nullstelle +- 1.4142 beachtet und das jeweils von -2 bis -1.4142 ; -1.4142 bis 1,4142 ; 1,4142 bis 2 gemacht und hinterher addiert .. kam das selbe raus ! mit Nebenrechnungen im Taschenrechner gerechnet und direkt das integral bei allen Teilaufgaben im Casio fx-991ES direkt eingegeben .. alle Ergebnisse stimmten mit 16/3 überein! .. das Ergebnis des Integrals 2x²-4 im intervall von [-2;2] ist 16/3 ! hab ich Recht? |
Antwort von shiZZle | 15.03.2009 - 22:58 |
Pass auf. Er versucht dir zusagen, dass du die Nullstellen ausrechnen musst, um zu wissen, wie die Intervallgrenzen sind. Das da steht 0 bis 2pi bedeutet nur, dass dies alles ist, doch natürlich musst du die Nullstellen errechnen, da die Kurve diese dort schneidet. Und diese sind eben bei 1/2pi und 3/2pi. |
Antwort von GAST | 15.03.2009 - 23:03 |
"hab ich Recht?" nein. ich habe dir ja gerade bewiesen, dass da dasselbe rauskommen muss. das ist nichts erstaunliches. wenn aber bei einem der 3 integrale etwas negatives rauskommt, so musst du es mit -1 multiplizieren. d.h. in deinem beispiel ziehst du integral von -wurzel(2) bis +wurzel(2) (2x²-4)dx ab und addierst es nicht, da 2x²-4 in [-wurzel(2);+wurzel(2)] auf bzw unter der x-achse liegt dann kommt auch nicht dasselbe raus |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 23:07 |
Ich check gar nichts mehr .. erstma zu der standart Aufgabe .. bei dem Integral muss ich die Nullstellen nicht beachten wegen des Hauptsatzes, weil dieser schon das beweist und so .. hast du ja selber gesagt .. also jetz auf jeden fall bei solchen Aufgaben muss ich die Nullstellen nicht beachten? weil bei 2x²-4 dx im Intervall von -2 bis 2 .. kommt egal ob ich es einzeln mach oder ohne auf Nullstellen zu achten 16/3 raus ! Du meintes A ist nie gleich 0 .. wenn ich das Integral von 4x³+2x im Intervall von -1 bis 1 versuche auszurechnen, erhalte ich das Ergebnis 0... danke für eure Hilfe soweit .. ich bin wahrscheinlich ein schwieriger Fall wenn ich Nullstellen berechne, gibt es ja so die eine oder andere Methode .. bei cosinus weiß ich nich wie ich da die Nullstellen berechnen soll, deswegen hab ich hier http://www.arndt-bruenner.de/mathe/java/plotter.htm die Nullstelle nachgeguckt und der sagt 0 auch erkennbar beim Graphen. Ich hab cosinus noch nie integrieren müssen .. ich weiß nicht was ihr mit Pi meint, sagt, was ihr da macht keine Ahnung .. das Intervall hat ja nichts mit der Nullstelle zu tuen also zumindestens bei den Aufgaben die ich bisher gemacht hab .. was meins du mit der Aussage "Das da steht 0 bis 2pi bedeutet nur, dass dies alles ist" |
Antwort von donytoni (ehem. Mitglied) | 15.03.2009 - 23:09 |
S 4x3+2x dx .. [-1;1] A=0 S 2x²-4 dx .. [-2;2] A=16/3 stimmt das denn? dann können wir das wenigstens schonmal abhaken :P |
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