Integralen av $$$\frac{\sec{\left(x \right)}}{\sin{\left(x \right)}}$$$
Relaterad kalkylator: Kalkylator för bestämda och oegentliga integraler
Din inmatning
Bestäm $$$\int \frac{\sec{\left(x \right)}}{\sin{\left(x \right)}}\, dx$$$.
Lösning
Förenkla integranden:
$${\color{red}{\int{\frac{\sec{\left(x \right)}}{\sin{\left(x \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{2}{\sin{\left(2 x \right)}} d x}}}$$
Skriv om sinus med hjälp av dubbelvinkelformeln $$$\sin\left(2 x\right)=2\sin\left(\frac{2 x}{2}\right)\cos\left(\frac{2 x}{2}\right)$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{2}{\sin{\left(2 x \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{\sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}} d x}}}$$
Multiplicera täljare och nämnare med $$$\sec^2\left(x \right)$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{1}{\sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(x \right)}}{\tan{\left(x \right)}} d x}}}$$
Låt $$$u=\tan{\left(x \right)}$$$ vara.
Då $$$du=\left(\tan{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx = \sec^{2}{\left(x \right)} dx$$$ (stegen kan ses »), och vi har att $$$\sec^{2}{\left(x \right)} dx = du$$$.
Alltså,
$${\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(x \right)}}{\tan{\left(x \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}$$
Integralen av $$$\frac{1}{u}$$$ är $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}} = {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}$$
Kom ihåg att $$$u=\tan{\left(x \right)}$$$:
$$\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)} = \ln{\left(\left|{{\color{red}{\tan{\left(x \right)}}}}\right| \right)}$$
Alltså,
$$\int{\frac{\sec{\left(x \right)}}{\sin{\left(x \right)}} d x} = \ln{\left(\left|{\tan{\left(x \right)}}\right| \right)}$$
Lägg till integrationskonstanten:
$$\int{\frac{\sec{\left(x \right)}}{\sin{\left(x \right)}} d x} = \ln{\left(\left|{\tan{\left(x \right)}}\right| \right)}+C$$
Svar
$$$\int \frac{\sec{\left(x \right)}}{\sin{\left(x \right)}}\, dx = \ln\left(\left|{\tan{\left(x \right)}}\right|\right) + C$$$A