Integral von $$$\operatorname{asec}{\left(x \right)}$$$

Bestimme $$$\int \operatorname{asec}{\left(x \right)}\, dx$$$.

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

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

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

Daher,

$${\color{red}{\int{\operatorname{asec}{\left(x \right)} d x}}}={\color{red}{\left(\operatorname{asec}{\left(x \right)} \cdot x-\int{x \cdot \frac{\left|{x}\right|}{x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}} d x}\right)}}={\color{red}{\left(x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - \int{\frac{\left|{x}\right|}{x \sqrt{x^{2} - 1}} d x}\right)}}$$

Sei $$$x=\cosh{\left(u \right)}$$$.

Dann $$$dx=\left(\cosh{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = \sinh{\left(u \right)} du$$$ (die Schritte sind » zu sehen).

Somit folgt, dass $$$u=\operatorname{acosh}{\left(x \right)}$$$.

Der Integrand wird zu

$$$\frac{\left|{x}\right|}{x \sqrt{x^{2} - 1}} = \frac{1}{\sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1}}$$$

Verwenden Sie die Identität $$$\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1 = \sinh^{2}{\left( u \right)}$$$:

$$$\frac{1}{\sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1}}=\frac{1}{\sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)}}}$$$

Setzen wir $$$\sinh{\left( u \right)} \ge 0$$$ voraus, so erhalten wir Folgendes:

$$$\frac{1}{\sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)}}} = \frac{1}{\sinh{\left( u \right)}}$$$

Das Integral kann umgeschrieben werden als

$$x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - {\color{red}{\int{\frac{\left|{x}\right|}{x \sqrt{x^{2} - 1}} d x}}} = x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - {\color{red}{\int{1 d u}}}$$

Wenden Sie die Konstantenregel $$$\int c\, du = c u$$$ mit $$$c=1$$$ an:

$$x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - {\color{red}{\int{1 d u}}} = x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - {\color{red}{u}}$$

Zur Erinnerung: $$$u=\operatorname{acosh}{\left(x \right)}$$$:

$$x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - {\color{red}{u}} = x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - {\color{red}{\operatorname{acosh}{\left(x \right)}}}$$

Daher,

$$\int{\operatorname{asec}{\left(x \right)} d x} = x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - \operatorname{acosh}{\left(x \right)}$$

Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:

$$\int{\operatorname{asec}{\left(x \right)} d x} = x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - \operatorname{acosh}{\left(x \right)}+C$$

$$$\int \operatorname{asec}{\left(x \right)}\, dx = \left(x \operatorname{asec}{\left(x \right)} - \operatorname{acosh}{\left(x \right)}\right) + C$$$A