Integral von $$$\cos{\left(\sqrt{x} \right)}$$$

Bestimme $$$\int \cos{\left(\sqrt{x} \right)}\, dx$$$.

Sei $$$u=\sqrt{x}$$$.

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

Das Integral wird zu

$${\color{red}{\int{\cos{\left(\sqrt{x} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{2 u \cos{\left(u \right)} d u}}}$$

Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ mit $$$c=2$$$ und $$$f{\left(u \right)} = u \cos{\left(u \right)}$$$ an:

$${\color{red}{\int{2 u \cos{\left(u \right)} d u}}} = {\color{red}{\left(2 \int{u \cos{\left(u \right)} d u}\right)}}$$

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

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

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

Also,

$$2 {\color{red}{\int{u \cos{\left(u \right)} d u}}}=2 {\color{red}{\left(u \cdot \sin{\left(u \right)}-\int{\sin{\left(u \right)} \cdot 1 d u}\right)}}=2 {\color{red}{\left(u \sin{\left(u \right)} - \int{\sin{\left(u \right)} d u}\right)}}$$

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

$$2 u \sin{\left(u \right)} - 2 {\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}} = 2 u \sin{\left(u \right)} - 2 {\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}$$

Zur Erinnerung: $$$u=\sqrt{x}$$$:

$$2 \cos{\left({\color{red}{u}} \right)} + 2 {\color{red}{u}} \sin{\left({\color{red}{u}} \right)} = 2 \cos{\left({\color{red}{\sqrt{x}}} \right)} + 2 {\color{red}{\sqrt{x}}} \sin{\left({\color{red}{\sqrt{x}}} \right)}$$

Daher,

$$\int{\cos{\left(\sqrt{x} \right)} d x} = 2 \sqrt{x} \sin{\left(\sqrt{x} \right)} + 2 \cos{\left(\sqrt{x} \right)}$$

Vereinfachen:

$$\int{\cos{\left(\sqrt{x} \right)} d x} = 2 \left(\sqrt{x} \sin{\left(\sqrt{x} \right)} + \cos{\left(\sqrt{x} \right)}\right)$$

Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:

$$\int{\cos{\left(\sqrt{x} \right)} d x} = 2 \left(\sqrt{x} \sin{\left(\sqrt{x} \right)} + \cos{\left(\sqrt{x} \right)}\right)+C$$

$$$\int \cos{\left(\sqrt{x} \right)}\, dx = 2 \left(\sqrt{x} \sin{\left(\sqrt{x} \right)} + \cos{\left(\sqrt{x} \right)}\right) + C$$$A