Integralen av $$$\frac{1}{\sqrt{- x^{2} + x}}$$$
Relaterad kalkylator: Kalkylator för bestämda och oegentliga integraler
Din inmatning
Bestäm $$$\int \frac{1}{\sqrt{- x^{2} + x}}\, dx$$$.
Lösning
Kvadratkomplettera (stegen kan ses »): $$$- x^{2} + x = \frac{1}{4} - \left(x - \frac{1}{2}\right)^{2}$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{- x^{2} + x}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{\frac{1}{4} - \left(x - \frac{1}{2}\right)^{2}}} d x}}}$$
Låt $$$u=x - \frac{1}{2}$$$ vara.
Då $$$du=\left(x - \frac{1}{2}\right)^{\prime }dx = 1 dx$$$ (stegen kan ses »), och vi har att $$$dx = du$$$.
Alltså,
$${\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{\frac{1}{4} - \left(x - \frac{1}{2}\right)^{2}}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{\frac{1}{4} - u^{2}}} d u}}}$$
Låt $$$u=\frac{\sin{\left(v \right)}}{2}$$$ vara.
Då $$$du=\left(\frac{\sin{\left(v \right)}}{2}\right)^{\prime }dv = \frac{\cos{\left(v \right)}}{2} dv$$$ (stegen kan ses »).
Det följer också att $$$v=\operatorname{asin}{\left(2 u \right)}$$$.
Alltså,
$$$\frac{1}{\sqrt{\frac{1}{4} - u ^{2}}} = \frac{1}{\sqrt{\frac{1}{4} - \frac{\sin^{2}{\left( v \right)}}{4}}}$$$
Använd identiteten $$$1 - \sin^{2}{\left( v \right)} = \cos^{2}{\left( v \right)}$$$:
$$$\frac{1}{\sqrt{\frac{1}{4} - \frac{\sin^{2}{\left( v \right)}}{4}}}=\frac{2}{\sqrt{1 - \sin^{2}{\left( v \right)}}}=\frac{2}{\sqrt{\cos^{2}{\left( v \right)}}}$$$
Om vi antar att $$$\cos{\left( v \right)} \ge 0$$$, erhåller vi följande:
$$$\frac{2}{\sqrt{\cos^{2}{\left( v \right)}}} = \frac{2}{\cos{\left( v \right)}}$$$
Alltså,
$${\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{\frac{1}{4} - u^{2}}} d u}}} = {\color{red}{\int{1 d v}}}$$
Tillämpa konstantregeln $$$\int c\, dv = c v$$$ med $$$c=1$$$:
$${\color{red}{\int{1 d v}}} = {\color{red}{v}}$$
Kom ihåg att $$$v=\operatorname{asin}{\left(2 u \right)}$$$:
$${\color{red}{v}} = {\color{red}{\operatorname{asin}{\left(2 u \right)}}}$$
Kom ihåg att $$$u=x - \frac{1}{2}$$$:
$$\operatorname{asin}{\left(2 {\color{red}{u}} \right)} = \operatorname{asin}{\left(2 {\color{red}{\left(x - \frac{1}{2}\right)}} \right)}$$
Alltså,
$$\int{\frac{1}{\sqrt{- x^{2} + x}} d x} = \operatorname{asin}{\left(2 x - 1 \right)}$$
Lägg till integrationskonstanten:
$$\int{\frac{1}{\sqrt{- x^{2} + x}} d x} = \operatorname{asin}{\left(2 x - 1 \right)}+C$$
Svar
$$$\int \frac{1}{\sqrt{- x^{2} + x}}\, dx = \operatorname{asin}{\left(2 x - 1 \right)} + C$$$A