Integral von $$$\tan{\left(\frac{x}{2} \right)}$$$
Verwandter Rechner: Rechner für bestimmte und uneigentliche Integrale
Ihre Eingabe
Bestimme $$$\int \tan{\left(\frac{x}{2} \right)}\, dx$$$.
Lösung
Sei $$$u=\frac{x}{2}$$$.
Dann $$$du=\left(\frac{x}{2}\right)^{\prime }dx = \frac{dx}{2}$$$ (die Schritte sind » zu sehen), und es gilt $$$dx = 2 du$$$.
Somit,
$${\color{red}{\int{\tan{\left(\frac{x}{2} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{2 \tan{\left(u \right)} d u}}}$$
Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ mit $$$c=2$$$ und $$$f{\left(u \right)} = \tan{\left(u \right)}$$$ an:
$${\color{red}{\int{2 \tan{\left(u \right)} d u}}} = {\color{red}{\left(2 \int{\tan{\left(u \right)} d u}\right)}}$$
Schreibe die Tangente als $$$\tan\left( u \right)=\frac{\sin\left( u \right)}{\cos\left( u \right)}$$$ um:
$$2 {\color{red}{\int{\tan{\left(u \right)} d u}}} = 2 {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{\cos{\left(u \right)}} d u}}}$$
Sei $$$v=\cos{\left(u \right)}$$$.
Dann $$$dv=\left(\cos{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = - \sin{\left(u \right)} du$$$ (die Schritte sind » zu sehen), und es gilt $$$\sin{\left(u \right)} du = - dv$$$.
Daher,
$$2 {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{\cos{\left(u \right)}} d u}}} = 2 {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{v}\right)d v}}}$$
Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(v \right)}\, dv = c \int f{\left(v \right)}\, dv$$$ mit $$$c=-1$$$ und $$$f{\left(v \right)} = \frac{1}{v}$$$ an:
$$2 {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{v}\right)d v}}} = 2 {\color{red}{\left(- \int{\frac{1}{v} d v}\right)}}$$
Das Integral von $$$\frac{1}{v}$$$ ist $$$\int{\frac{1}{v} d v} = \ln{\left(\left|{v}\right| \right)}$$$:
$$- 2 {\color{red}{\int{\frac{1}{v} d v}}} = - 2 {\color{red}{\ln{\left(\left|{v}\right| \right)}}}$$
Zur Erinnerung: $$$v=\cos{\left(u \right)}$$$:
$$- 2 \ln{\left(\left|{{\color{red}{v}}}\right| \right)} = - 2 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\cos{\left(u \right)}}}}\right| \right)}$$
Zur Erinnerung: $$$u=\frac{x}{2}$$$:
$$- 2 \ln{\left(\left|{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}\right| \right)} = - 2 \ln{\left(\left|{\cos{\left({\color{red}{\left(\frac{x}{2}\right)}} \right)}}\right| \right)}$$
Daher,
$$\int{\tan{\left(\frac{x}{2} \right)} d x} = - 2 \ln{\left(\left|{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}\right| \right)}$$
Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:
$$\int{\tan{\left(\frac{x}{2} \right)} d x} = - 2 \ln{\left(\left|{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}\right| \right)}+C$$
Antwort
$$$\int \tan{\left(\frac{x}{2} \right)}\, dx = - 2 \ln\left(\left|{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}\right|\right) + C$$$A