$$$x$$$ değişkenine göre $$$\frac{\sqrt{- a^{2} + x^{2}}}{x}$$$ fonksiyonunun integrali
İlgili hesap makinesi: Belirli ve Uygunsuz İntegral Hesaplayıcı
Girdiniz
Bulun: $$$\int \frac{\sqrt{- a^{2} + x^{2}}}{x}\, dx$$$.
Çözüm
$$$x=\cosh{\left(u \right)} \left|{a}\right|$$$ olsun.
O halde $$$dx=\left(\cosh{\left(u \right)} \left|{a}\right|\right)^{\prime }du = \sinh{\left(u \right)} \left|{a}\right| du$$$ (adımlar » görülebilir).
Ayrıca, buradan $$$u=\operatorname{acosh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}$$$ elde edilir.
İntegrand şu hale gelir
$$$\frac{\sqrt{- a^{2} + x^{2}}}{x} = \frac{\sqrt{a^{2} \cosh^{2}{\left( u \right)} - a^{2}}}{\cosh{\left( u \right)} \left|{a}\right|}$$$
Özdeşliği kullanın: $$$\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1 = \sinh^{2}{\left( u \right)}$$$
$$$\frac{\sqrt{a^{2} \cosh^{2}{\left( u \right)} - a^{2}}}{\cosh{\left( u \right)} \left|{a}\right|}=\frac{\sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1}}{\cosh{\left( u \right)}}=\frac{\sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)}}}{\cosh{\left( u \right)}}$$$
$$$\sinh{\left( u \right)} \ge 0$$$ olduğunu varsayarsak, aşağıdakileri elde ederiz:
$$$\frac{\sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)}}}{\cosh{\left( u \right)}} = \frac{\sinh{\left( u \right)}}{\cosh{\left( u \right)}}$$$
Dolayısıyla,
$${\color{red}{\int{\frac{\sqrt{- a^{2} + x^{2}}}{x} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\sinh^{2}{\left(u \right)} \left|{a}\right|}{\cosh{\left(u \right)}} d u}}}$$
Sabit katsayı kuralı $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$'i $$$c=\left|{a}\right|$$$ ve $$$f{\left(u \right)} = \frac{\sinh^{2}{\left(u \right)}}{\cosh{\left(u \right)}}$$$ ile uygula:
$${\color{red}{\int{\frac{\sinh^{2}{\left(u \right)} \left|{a}\right|}{\cosh{\left(u \right)}} d u}}} = {\color{red}{\left|{a}\right| \int{\frac{\sinh^{2}{\left(u \right)}}{\cosh{\left(u \right)}} d u}}}$$
Payı ve paydayı bir hiperbolik kosinüsle çarpın ve geri kalan her şeyi hiperbolik sinüs cinsinden yazın, $$$\cosh^2\left(\alpha \right)=\sinh^2\left(\alpha \right)+1$$$ formülünü $$$\alpha= u $$$ ile kullanarak:
$$\left|{a}\right| {\color{red}{\int{\frac{\sinh^{2}{\left(u \right)}}{\cosh{\left(u \right)}} d u}}} = \left|{a}\right| {\color{red}{\int{\frac{\sinh^{2}{\left(u \right)} \cosh{\left(u \right)}}{\sinh^{2}{\left(u \right)} + 1} d u}}}$$
$$$v=\sinh{\left(u \right)}$$$ olsun.
Böylece $$$dv=\left(\sinh{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = \cosh{\left(u \right)} du$$$ (adımlar » görülebilir) ve $$$\cosh{\left(u \right)} du = dv$$$ elde ederiz.
İntegral şu hale gelir
$$\left|{a}\right| {\color{red}{\int{\frac{\sinh^{2}{\left(u \right)} \cosh{\left(u \right)}}{\sinh^{2}{\left(u \right)} + 1} d u}}} = \left|{a}\right| {\color{red}{\int{\frac{v^{2}}{v^{2} + 1} d v}}}$$
Kesri yeniden yazın ve parçalara ayırın:
$$\left|{a}\right| {\color{red}{\int{\frac{v^{2}}{v^{2} + 1} d v}}} = \left|{a}\right| {\color{red}{\int{\left(1 - \frac{1}{v^{2} + 1}\right)d v}}}$$
Her terimin integralini alın:
$$\left|{a}\right| {\color{red}{\int{\left(1 - \frac{1}{v^{2} + 1}\right)d v}}} = \left|{a}\right| {\color{red}{\left(\int{1 d v} - \int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v}\right)}}$$
$$$c=1$$$ kullanarak $$$\int c\, dv = c v$$$ sabit kuralını uygula:
$$\left|{a}\right| \left(- \int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} + {\color{red}{\int{1 d v}}}\right) = \left|{a}\right| \left(- \int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} + {\color{red}{v}}\right)$$
$$$\frac{1}{v^{2} + 1}$$$'nin integrali $$$\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} = \operatorname{atan}{\left(v \right)}$$$:
$$\left|{a}\right| \left(v - {\color{red}{\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v}}}\right) = \left|{a}\right| \left(v - {\color{red}{\operatorname{atan}{\left(v \right)}}}\right)$$
Hatırlayın ki $$$v=\sinh{\left(u \right)}$$$:
$$\left|{a}\right| \left(- \operatorname{atan}{\left({\color{red}{v}} \right)} + {\color{red}{v}}\right) = \left|{a}\right| \left(- \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\sinh{\left(u \right)}}} \right)} + {\color{red}{\sinh{\left(u \right)}}}\right)$$
Hatırlayın ki $$$u=\operatorname{acosh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}$$$:
$$\left|{a}\right| \left(\sinh{\left({\color{red}{u}} \right)} - \operatorname{atan}{\left(\sinh{\left({\color{red}{u}} \right)} \right)}\right) = \left|{a}\right| \left(\sinh{\left({\color{red}{\operatorname{acosh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}} \right)} - \operatorname{atan}{\left(\sinh{\left({\color{red}{\operatorname{acosh}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}} \right)} \right)}\right)$$
Dolayısıyla,
$$\int{\frac{\sqrt{- a^{2} + x^{2}}}{x} d x} = \left(\sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} - 1} \sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} + 1} - \operatorname{atan}{\left(\sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} - 1} \sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} + 1} \right)}\right) \left|{a}\right|$$
İntegrasyon sabitini ekleyin:
$$\int{\frac{\sqrt{- a^{2} + x^{2}}}{x} d x} = \left(\sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} - 1} \sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} + 1} - \operatorname{atan}{\left(\sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} - 1} \sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} + 1} \right)}\right) \left|{a}\right|+C$$
Cevap
$$$\int \frac{\sqrt{- a^{2} + x^{2}}}{x}\, dx = \left(\sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} - 1} \sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} + 1} - \operatorname{atan}{\left(\sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} - 1} \sqrt{\frac{x}{\left|{a}\right|} + 1} \right)}\right) \left|{a}\right| + C$$$A