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

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

Schreibe den Kosinus mithilfe der Doppelwinkel-Formel $$$\cos\left(x\right)=2\cos^2\left(\frac{x}{2}\right)-1$$$ um und vereinfache.:

$${\color{red}{\int{\frac{1}{\cos{\left(x \right)} + 1} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \cos^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}} d x}}}$$

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 $$$dx = 2 du$$$.

Das Integral lässt sich umschreiben als

$${\color{red}{\int{\frac{1}{2 \cos^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{\cos^{2}{\left(u \right)}} d u}}}$$

Schreibe den Integranden in Abhängigkeit von der Sekans um:

$${\color{red}{\int{\frac{1}{\cos^{2}{\left(u \right)}} d u}}} = {\color{red}{\int{\sec^{2}{\left(u \right)} d u}}}$$

Das Integral von $$$\sec^{2}{\left(u \right)}$$$ ist $$$\int{\sec^{2}{\left(u \right)} d u} = \tan{\left(u \right)}$$$:

$${\color{red}{\int{\sec^{2}{\left(u \right)} d u}}} = {\color{red}{\tan{\left(u \right)}}}$$

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

$$\tan{\left({\color{red}{u}} \right)} = \tan{\left({\color{red}{\left(\frac{x}{2}\right)}} \right)}$$

Daher,

$$\int{\frac{1}{\cos{\left(x \right)} + 1} d x} = \tan{\left(\frac{x}{2} \right)}$$

Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:

$$\int{\frac{1}{\cos{\left(x \right)} + 1} d x} = \tan{\left(\frac{x}{2} \right)}+C$$

$$$\int \frac{1}{\cos{\left(x \right)} + 1}\, dx = \tan{\left(\frac{x}{2} \right)} + C$$$A