Integral von $$$\frac{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{3}}$$$

Bestimme $$$\int \frac{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{3}}\, dx$$$.

Sei $$$u=\frac{1}{x}$$$.

Dann $$$du=\left(\frac{1}{x}\right)^{\prime }dx = - \frac{1}{x^{2}} dx$$$ (die Schritte sind » zu sehen), und es gilt $$$\frac{dx}{x^{2}} = - du$$$.

Das Integral lässt sich umschreiben als

$${\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{3}} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(- u \cos{\left(u \right)}\right)d u}}}$$

Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ mit $$$c=-1$$$ und $$$f{\left(u \right)} = u \cos{\left(u \right)}$$$ an:

$${\color{red}{\int{\left(- u \cos{\left(u \right)}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \int{u \cos{\left(u \right)} d u}\right)}}$$

Für das Integral $$$\int{u \cos{\left(u \right)} d u}$$$ verwenden Sie die partielle Integration $$$\int \operatorname{\kappa} \operatorname{dv} = \operatorname{\kappa}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{d\kappa}$$$.

Seien $$$\operatorname{\kappa}=u$$$ und $$$\operatorname{dv}=\cos{\left(u \right)} du$$$.

Dann gilt $$$\operatorname{d\kappa}=\left(u\right)^{\prime }du=1 du$$$ (Rechenschritte siehe ») und $$$\operatorname{v}=\int{\cos{\left(u \right)} d u}=\sin{\left(u \right)}$$$ (Rechenschritte siehe »).

Das Integral wird zu

$$- {\color{red}{\int{u \cos{\left(u \right)} d u}}}=- {\color{red}{\left(u \cdot \sin{\left(u \right)}-\int{\sin{\left(u \right)} \cdot 1 d u}\right)}}=- {\color{red}{\left(u \sin{\left(u \right)} - \int{\sin{\left(u \right)} d u}\right)}}$$

Das Integral des Sinus lautet $$$\int{\sin{\left(u \right)} d u} = - \cos{\left(u \right)}$$$:

$$- u \sin{\left(u \right)} + {\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}} = - u \sin{\left(u \right)} + {\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}$$

Zur Erinnerung: $$$u=\frac{1}{x}$$$:

$$- \cos{\left({\color{red}{u}} \right)} - {\color{red}{u}} \sin{\left({\color{red}{u}} \right)} = - \cos{\left({\color{red}{\frac{1}{x}}} \right)} - {\color{red}{\frac{1}{x}}} \sin{\left({\color{red}{\frac{1}{x}}} \right)}$$

Daher,

$$\int{\frac{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{3}} d x} = - \cos{\left(\frac{1}{x} \right)} - \frac{\sin{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x}$$

Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:

$$\int{\frac{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{3}} d x} = - \cos{\left(\frac{1}{x} \right)} - \frac{\sin{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x}+C$$

$$$\int \frac{\cos{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x^{3}}\, dx = \left(- \cos{\left(\frac{1}{x} \right)} - \frac{\sin{\left(\frac{1}{x} \right)}}{x}\right) + C$$$A