Integral von $$$\cos{\left(\frac{2}{x} \right)}$$$

Bestimme $$$\int \cos{\left(\frac{2}{x} \right)}\, dx$$$.

Für das Integral $$$\int{\cos{\left(\frac{2}{x} \right)} d x}$$$ verwenden Sie die partielle Integration $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Seien $$$\operatorname{u}=\cos{\left(\frac{2}{x} \right)}$$$ und $$$\operatorname{dv}=dx$$$.

Dann gilt $$$\operatorname{du}=\left(\cos{\left(\frac{2}{x} \right)}\right)^{\prime }dx=\frac{2 \sin{\left(\frac{2}{x} \right)}}{x^{2}} dx$$$ (Rechenschritte siehe ») und $$$\operatorname{v}=\int{1 d x}=x$$$ (Rechenschritte siehe »).

Das Integral lässt sich umschreiben als

$${\color{red}{\int{\cos{\left(\frac{2}{x} \right)} d x}}}={\color{red}{\left(\cos{\left(\frac{2}{x} \right)} \cdot x-\int{x \cdot \frac{2 \sin{\left(\frac{2}{x} \right)}}{x^{2}} d x}\right)}}={\color{red}{\left(x \cos{\left(\frac{2}{x} \right)} - \int{\frac{2 \sin{\left(\frac{2}{x} \right)}}{x} d x}\right)}}$$

Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ mit $$$c=2$$$ und $$$f{\left(x \right)} = \frac{\sin{\left(\frac{2}{x} \right)}}{x}$$$ an:

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

Sei $$$u=\frac{2}{x}$$$.

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

Somit,

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

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

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

Dieses Integral (Sinusintegral) besitzt keine geschlossene Form:

$$x \cos{\left(\frac{2}{x} \right)} + 2 {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{u} d u}}} = x \cos{\left(\frac{2}{x} \right)} + 2 {\color{red}{\operatorname{Si}{\left(u \right)}}}$$

Zur Erinnerung: $$$u=\frac{2}{x}$$$:

$$x \cos{\left(\frac{2}{x} \right)} + 2 \operatorname{Si}{\left({\color{red}{u}} \right)} = x \cos{\left(\frac{2}{x} \right)} + 2 \operatorname{Si}{\left({\color{red}{\left(\frac{2}{x}\right)}} \right)}$$

Daher,

$$\int{\cos{\left(\frac{2}{x} \right)} d x} = x \cos{\left(\frac{2}{x} \right)} + 2 \operatorname{Si}{\left(\frac{2}{x} \right)}$$

Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:

$$\int{\cos{\left(\frac{2}{x} \right)} d x} = x \cos{\left(\frac{2}{x} \right)} + 2 \operatorname{Si}{\left(\frac{2}{x} \right)}+C$$

$$$\int \cos{\left(\frac{2}{x} \right)}\, dx = \left(x \cos{\left(\frac{2}{x} \right)} + 2 \operatorname{Si}{\left(\frac{2}{x} \right)}\right) + C$$$A