Integraali $$$\frac{1}{- k^{2} + r^{2}}$$$:stä muuttujan $$$r$$$ suhteen

Laskin löytää funktion $$$\frac{1}{- k^{2} + r^{2}}$$$ integraalin/kantafunktion muuttujan $$$r$$$ suhteen 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 $$$\int \frac{1}{- k^{2} + r^{2}}\, dr$$$.

Ratkaisu

Hajota osamurtoihin:

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

Integroi termi kerrallaan:

$${\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{2 \left(r + \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} + \frac{1}{2 \left(r - \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|}\right)d r}}} = {\color{red}{\left(\int{\frac{1}{2 \left(r - \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r} - \int{\frac{1}{2 \left(r + \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r}\right)}}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(r \right)}\, dr = c \int f{\left(r \right)}\, dr$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{2 \left|{k}\right|}$$$ ja $$$f{\left(r \right)} = \frac{1}{- k + r}$$$:

$$- \int{\frac{1}{2 \left(r + \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r} + {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \left(r - \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r}}} = - \int{\frac{1}{2 \left(r + \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r} + {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{- k + r} d r}}{2 \left|{k}\right|}\right)}}$$

Olkoon $$$u=- k + r$$$.

Tällöin $$$du=\left(- k + r\right)^{\prime }dr = 1 dr$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$dr = du$$$.

Näin ollen,

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

Funktion $$$\frac{1}{u}$$$ integraali on $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:

$$- \int{\frac{1}{2 \left(r + \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{2 \left|{k}\right|} = - \int{\frac{1}{2 \left(r + \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r} + \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{2 \left|{k}\right|}$$

Muista, että $$$u=- k + r$$$:

$$\frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - \int{\frac{1}{2 \left(r + \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r} = \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(- k + r\right)}}}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - \int{\frac{1}{2 \left(r + \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(r \right)}\, dr = c \int f{\left(r \right)}\, dr$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{2 \left|{k}\right|}$$$ ja $$$f{\left(r \right)} = \frac{1}{k + r}$$$:

$$\frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \left(r + \left|{k}\right|\right) \left|{k}\right|} d r}}} = \frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{k + r} d r}}{2 \left|{k}\right|}\right)}}$$

Olkoon $$$u=k + r$$$.

Tällöin $$$du=\left(k + r\right)^{\prime }dr = 1 dr$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$dr = du$$$.

Näin ollen,

$$\frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{k + r} d r}}}}{2 \left|{k}\right|} = \frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{2 \left|{k}\right|}$$

Funktion $$$\frac{1}{u}$$$ integraali on $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:

$$\frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{2 \left|{k}\right|} = \frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{2 \left|{k}\right|}$$

Muista, että $$$u=k + r$$$:

$$\frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} = \frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(k + r\right)}}}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|}$$

Näin ollen,

$$\int{\frac{1}{- k^{2} + r^{2}} d r} = \frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|} - \frac{\ln{\left(\left|{k + r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|}$$

Sievennä:

$$\int{\frac{1}{- k^{2} + r^{2}} d r} = \frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)} - \ln{\left(\left|{k + r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|}$$

Lisää integrointivakio:

$$\int{\frac{1}{- k^{2} + r^{2}} d r} = \frac{\ln{\left(\left|{k - r}\right| \right)} - \ln{\left(\left|{k + r}\right| \right)}}{2 \left|{k}\right|}+C$$

Vastaus

$$$\int \frac{1}{- k^{2} + r^{2}}\, dr = \frac{\ln\left(\left|{k - r}\right|\right) - \ln\left(\left|{k + r}\right|\right)}{2 \left|{k}\right|} + C$$$A