Mathematik für Ingenieure (Teil 1) - Fachbereich 13 MND

Mathematik für Ingenieure (Teil 1) - Fachbereich 13 MND Mathematik für Ingenieure (Teil 1) - Fachbereich 13 MND

mnd.w1.fh.friedberg.de
von mnd.w1.fh.friedberg.de Mehr von diesem Publisher
22.07.2013 Aufrufe

U. Abel, MND: Ingenieurmathematik WS 2006/07 53 Satz 6.11. Sind F1 und F2 Stammfunktionen von f in [a; b], dann gilt F1 (x) = F2 (x) + c für alle x 2 [a; b] mit einer Konstanten c 2 R. Satz 6.12. (Hauptsatz der Di¤erential- und Integralrechnung) Es sei f stetig auf [a; b], dann besitzt f eine Stammfunktion, und für jede Stammfunktion F zu f gilt Rb a Bemerkung: f (x) dx = F (b) F (a) : 1. Schreibweise Rb a f (x) dx =: F (x) j b a = F (b) F (a) : 2. Zur Berechnung bestimmter Integrale gilt es, eine Stammfunktion zu …nden. 6.4 Methoden zur Berechnung von Integralen Satz 6.13. (Substitutionsregel) Es sei f stetig in [a; b]. Die Funktion x (t) sei stetig di¤erenzierbar auf [ ; ] mit x ( ) = a, x ( ) = b und x(t) 2 [a; b] für alle t 2 [ ; ]. Dann gilt: Rb a f (x) dx = R f (x (t)) x 0 (t) dt: Satz 6.14. (Partielle Integration) Die Funktionen f und g seien stetig di¤erenzierbar auf [a; b], Weierhin seien f 0 und g 0 beschränkt und Riemann–integrierbar auf [a; b]. Dann gilt Rb a f 0 (x) g (x) dx = f (x) g (x) j b a Rb f (x) g0 (x) dx: a

U. Abel, MND: Ingenieurmathematik WS 2006/07 54 6.5 Partialbruchzerlegung Problem: Integral über rationale Funktionen Zb a P (x) Q (x) dx = Zb a anxn + + a0x0 bmxm dx + + b0x0 P (x) Q(x) Es gelte Q (x) 6= 0 im Integrationsbereich [a; b]. Wir gehen davon aus, dass P und Q keine gemeinsamen Nullstellen haben (andernfalls kürzen). Ist Grad P = n m = Grad Q, so führe man eine Polynomdivision mit Rest durch. Methode: Zerlege Q (x) in ein Produkt aus linearen und quadratischen Faktoren. Dann kann man darstellen als Linearkombinationen von Ausdrücken des Typs Fall 1: P (x) Q(x) 1 und k (x ) Ax + B (x2 : ` + x + ) Q hat nur einfache lineare Faktoren, d.h. Ansatz: Fall 2: Q (x) = (x 1) (x 2) (x n) : P (x) a1 = + Q (x) x 1 a2 + + x 2 an x n Q hat mehrfache lineare Faktoren, d.h. Q (x) = (x 1) k1 (x 2) k2 (x r) kr = rY (x j) kj mit j=1 rX kj = n: j=1

U. Abel, <strong>MND</strong>: Ingenieurmathematik WS 2006/07 53<br />

Satz 6.11.<br />

Sind F1 und F2 Stammfunktionen von f in [a; b], dann gilt<br />

F1 (x) = F2 (x) + c <strong>für</strong> alle x 2 [a; b]<br />

mit einer Konstanten c 2 R.<br />

Satz 6.12. (Hauptsatz der Di¤erential- und Integralrechnung)<br />

Es sei f stetig auf [a; b], dann besitzt f eine Stammfunktion, und <strong>für</strong> jede<br />

Stammfunktion F zu f gilt<br />

Rb<br />

a<br />

Bemerkung:<br />

f (x) dx = F (b) F (a) :<br />

1. Schreibweise<br />

Rb<br />

a<br />

f (x) dx =: F (x) j b<br />

a = F (b) F (a) :<br />

2. Zur Berechnung bestimmter Integrale gilt es, eine Stammfunktion zu<br />

…nden.<br />

6.4 Methoden zur Berechnung von Integralen<br />

Satz 6.<strong>13</strong>. (Substitutionsregel)<br />

Es sei f stetig in [a; b]. Die Funktion x (t) sei stetig di¤erenzierbar auf [ ; ]<br />

mit x ( ) = a, x ( ) = b und x(t) 2 [a; b] <strong>für</strong> alle t 2 [ ; ]. Dann gilt:<br />

Rb<br />

a<br />

f (x) dx = R f (x (t)) x 0 (t) dt:<br />

Satz 6.14. (Partielle Integration)<br />

Die Funktionen f und g seien stetig di¤erenzierbar auf [a; b], Weierhin seien<br />

f 0 und g 0 beschränkt und Riemann–integrierbar auf [a; b]. Dann gilt<br />

Rb<br />

a<br />

f 0 (x) g (x) dx = f (x) g (x) j b<br />

a<br />

Rb<br />

f (x) g0 (x) dx:<br />

a

Hurra! Ihre Datei wurde hochgeladen und ist bereit für die Veröffentlichung.

Erfolgreich gespeichert!

Leider ist etwas schief gelaufen!