Integralen av $$$\frac{\sec{\left(x \right)}}{2}$$$
Relaterad kalkylator: Kalkylator för bestämda och oegentliga integraler
Din inmatning
Bestäm $$$\int \frac{\sec{\left(x \right)}}{2}\, dx$$$.
Lösning
Tillämpa konstantfaktorregeln $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ med $$$c=\frac{1}{2}$$$ och $$$f{\left(x \right)} = \sec{\left(x \right)}$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{\sec{\left(x \right)}}{2} d x}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\sec{\left(x \right)} d x}}{2}\right)}}$$
Skriv om sekanten som $$$\sec\left(x\right)=\frac{1}{\cos\left(x\right)}$$$:
$$\frac{{\color{red}{\int{\sec{\left(x \right)} d x}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{\cos{\left(x \right)}} d x}}}}{2}$$
Skriv om cosinus i termer av sinus med hjälp av formeln $$$\cos\left(x\right)=\sin\left(x + \frac{\pi}{2}\right)$$$ och skriv sedan om sinus med dubbelvinkelformeln $$$\sin\left(x\right)=2\sin\left(\frac{x}{2}\right)\cos\left(\frac{x}{2}\right)$$$:
$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{\cos{\left(x \right)}} d x}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}}{2}$$
Multiplicera täljare och nämnare med $$$\sec^2\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)$$$:
$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2 \tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}}{2}$$
Låt $$$u=\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}$$$ vara.
Då $$$du=\left(\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}\right)^{\prime }dx = \frac{\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2} dx$$$ (stegen kan ses »), och vi har att $$$\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} dx = 2 du$$$.
Integralen kan omskrivas som
$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2 \tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{2}$$
Integralen av $$$\frac{1}{u}$$$ är $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:
$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{2}$$
Kom ihåg att $$$u=\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}$$$:
$$\frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{2} = \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}}}\right| \right)}}{2}$$
Alltså,
$$\int{\frac{\sec{\left(x \right)}}{2} d x} = \frac{\ln{\left(\left|{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right| \right)}}{2}$$
Lägg till integrationskonstanten:
$$\int{\frac{\sec{\left(x \right)}}{2} d x} = \frac{\ln{\left(\left|{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right| \right)}}{2}+C$$
Svar
$$$\int \frac{\sec{\left(x \right)}}{2}\, dx = \frac{\ln\left(\left|{\tan{\left(\frac{x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right|\right)}{2} + C$$$A