Integral von $$$2 \sec{\left(x \right)}$$$
Verwandter Rechner: Rechner für bestimmte und uneigentliche Integrale
Ihre Eingabe
Bestimme $$$\int 2 \sec{\left(x \right)}\, dx$$$.
Lösung
Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ mit $$$c=2$$$ und $$$f{\left(x \right)} = \sec{\left(x \right)}$$$ an:
$${\color{red}{\int{2 \sec{\left(x \right)} d x}}} = {\color{red}{\left(2 \int{\sec{\left(x \right)} d x}\right)}}$$
Schreibe die Sekante als $$$\sec\left(x\right)=\frac{1}{\cos\left(x\right)}$$$ um:
$$2 {\color{red}{\int{\sec{\left(x \right)} d x}}} = 2 {\color{red}{\int{\frac{1}{\cos{\left(x \right)}} d x}}}$$
Schreibe den Kosinus mithilfe der Formel $$$\cos\left(x\right)=\sin\left(x + \frac{\pi}{2}\right)$$$ in Abhängigkeit vom Sinus um und schreibe anschließend den Sinus mithilfe der Doppelwinkel-Formel $$$\sin\left(x\right)=2\sin\left(\frac{x}{2}\right)\cos\left(\frac{x}{2}\right)$$$ um.:
$$2 {\color{red}{\int{\frac{1}{\cos{\left(x \right)}} d x}}} = 2 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}$$
Multipliziere Zähler und Nenner mit $$$\sec^2\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)$$$:
$$2 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}} = 2 {\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2 \tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}$$
Sei $$$u=\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}$$$.
Dann $$$du=\left(\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}\right)^{\prime }dx = \frac{\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2} dx$$$ (die Schritte sind » zu sehen), und es gilt $$$\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} dx = 2 du$$$.
Also,
$$2 {\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2 \tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}} = 2 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}$$
Das Integral von $$$\frac{1}{u}$$$ ist $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:
$$2 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}} = 2 {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}$$
Zur Erinnerung: $$$u=\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}$$$:
$$2 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)} = 2 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}}}\right| \right)}$$
Daher,
$$\int{2 \sec{\left(x \right)} d x} = 2 \ln{\left(\left|{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right| \right)}$$
Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:
$$\int{2 \sec{\left(x \right)} d x} = 2 \ln{\left(\left|{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right| \right)}+C$$
Antwort
$$$\int 2 \sec{\left(x \right)}\, dx = 2 \ln\left(\left|{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right|\right) + C$$$A