Funktion $$$\frac{1}{\sinh^{2}{\left(x \right)} \cosh^{2}{\left(x \right)}}$$$ integraali

Laskin löytää funktion $$$\frac{1}{\sinh^{2}{\left(x \right)} \cosh^{2}{\left(x \right)}}$$$ integraalin/alkufunktion ja näyttää vaiheet.

Aiheeseen liittyvä laskin: Määrättyjen ja epäoleellisten integraalien laskin

Kirjoita ilman differentiaaleja kuten $$$dx$$$, $$$dy$$$ jne.
Jätä tyhjäksi automaattista tunnistusta varten.

Jos laskin ei laskenut jotakin tai olet havainnut virheen tai sinulla on ehdotus tai palaute, ole hyvä ja ota meihin yhteyttä.

Syötteesi

Määritä $$$\int \frac{1}{\sinh^{2}{\left(x \right)} \cosh^{2}{\left(x \right)}}\, dx$$$.

Ratkaisu

Kerro osoittaja ja nimittäjä luvulla $$$\frac{1}{\cosh^{2}{\left(x \right)}}$$$ ja muunna $$$\frac{\cosh^{2}{\left(x \right)}}{\sinh^{2}{\left(x \right)}}$$$ muotoon $$$\frac{1}{\tanh^{2}{\left(x \right)}}$$$:

$${\color{red}{\int{\frac{1}{\sinh^{2}{\left(x \right)} \cosh^{2}{\left(x \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{\cosh^{4}{\left(x \right)} \tanh^{2}{\left(x \right)}} d x}}}$$

Ota kaksi hyperbolista kosiniä ja ilmaise muut hyperboliset kosinit hyperbolisen tangentin funktiona käyttäen kaavaa $$$\cosh^{2}{\left(x \right)}=\frac{1}{1 - \tanh^{2}{\left(x \right)}}$$$:

$${\color{red}{\int{\frac{1}{\cosh^{4}{\left(x \right)} \tanh^{2}{\left(x \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1 - \tanh^{2}{\left(x \right)}}{\cosh^{2}{\left(x \right)} \tanh^{2}{\left(x \right)}} d x}}}$$

Olkoon $$$u=\tanh{\left(x \right)}$$$.

Tällöin $$$du=\left(\tanh{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx = \operatorname{sech}^{2}{\left(x \right)} dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$\operatorname{sech}^{2}{\left(x \right)} dx = du$$$.

Integraali muuttuu muotoon

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

Expand the expression:

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

Integroi termi kerrallaan:

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

Sovella vakiosääntöä $$$\int c\, du = c u$$$ käyttäen $$$c=1$$$:

$$\int{\frac{1}{u^{2}} d u} - {\color{red}{\int{1 d u}}} = \int{\frac{1}{u^{2}} d u} - {\color{red}{u}}$$

Sovella potenssisääntöä $$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ käyttäen $$$n=-2$$$:

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

Muista, että $$$u=\tanh{\left(x \right)}$$$:

$$- {\color{red}{u}}^{-1} - {\color{red}{u}} = - {\color{red}{\tanh{\left(x \right)}}}^{-1} - {\color{red}{\tanh{\left(x \right)}}}$$

Näin ollen,

$$\int{\frac{1}{\sinh^{2}{\left(x \right)} \cosh^{2}{\left(x \right)}} d x} = - \tanh{\left(x \right)} - \frac{1}{\tanh{\left(x \right)}}$$

Lisää integrointivakio:

$$\int{\frac{1}{\sinh^{2}{\left(x \right)} \cosh^{2}{\left(x \right)}} d x} = - \tanh{\left(x \right)} - \frac{1}{\tanh{\left(x \right)}}+C$$

Vastaus

$$$\int \frac{1}{\sinh^{2}{\left(x \right)} \cosh^{2}{\left(x \right)}}\, dx = \left(- \tanh{\left(x \right)} - \frac{1}{\tanh{\left(x \right)}}\right) + C$$$A