Stammfunktion nach u mit ln, e - Sehr SCHWER

Aufrufe: 639     Aktiv: 15.02.2020 um 20:06

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Von einem Intervall von 0 bis t:

B*e^((x+u)*ln(c))

 

Ich weiß nichtmal wie ich anfangen soll da die Stammfunktion nach u zu ermitteln.

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Mit der Annahme, dass \(B,x,c\in\Bbb{R}\):

Umschreiben:

\(\int B*e^{(x+u)*\ln(c)}du=\int B*c^{x+u}du\)

Substituieren:

\(s=x+u\)       \(\frac{ds}{du}=1\)       \(dx=ds\)

\(\int B*c^sds=B*\frac{1}{\ln(c)}*c^s+C\)

Rücksubstituieren:

\(\int B*e^{(x+u)*\ln(c)}du=\frac{B}{\ln(c)}*c^{x+u}+C\)

Jetzt nur noch die Grenzen einsetzen und fertig:

\(\int\limits_0^t B*e^{(x+u)*\ln(c)}du=\frac{B}{\ln(c)}*(c^{t+x}-c^x)\)

 

 

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wow, vielen Dank..aber auf die Substitution wäre ich ja niemals gekommen... aber ich verstehe noch nicht so ganz, wieso man nach dem Umschreiben ln(c) erstmal weglässt und dann irgendwann wieder einfügt..könntest du mir das noch beantworten   ─   bianca 15.02.2020 um 14:52

Schau mal genau hin. Der Logarithmus wird nicht einfach weggelassen, auch die Basis hat sich geändert. Da ich mir nicht sicher bin, ob man in den Kommentaren den TeX Modus verwenden kann, schreibe ich ein zweite Antwort. Ich bitte um etwas Geduld.   ─   vetox 15.02.2020 um 14:55

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Der Trick ist, mit den Logarithmengesetzen zu arbeiten. Nach diesen gilt:

\(a^{n*m}=({a^n})^m\)

Das selbe funktioniert mit deinem Ausdruck:

\(e^{(x+u)*\ln(c)}=(e^{\ln(c)})^{(x+u)}\)

Der natürliche Logarithmus im Exponenten hebt sich mit der Basis \(e\) auf.

\(e^{\ln(c)}=c\)

Daraus folgt:

\(e^{(x+u)*\ln(c)}=(e^{\ln(c)})^{(x+u)}=c^{(x+u)}\)

Am Ende habe ich es nur wieder in der alten Form hingeschrieben, damit die Ausgangsfunktion nicht in Vergessenheit gerät. Ich hätte auch anders weiter schreiben können:

\(\int B*e^{(x+u)*\ln(c)}du=\int B*c^{x+u}du\)

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1000000 Dank!!!   ─   bianca 15.02.2020 um 15:18

Moment, meinst du mit "nach u" dass u die abhängige Variable ist und nicht x? also steht hinter dem Integral bei dir ein du und kein dx? wenn ja ist die lösung nicht richtig, sondern da müsste man noch variablen tauschen   ─   vetox 15.02.2020 um 15:25

Ja genau ich meine du   ─   bianca 15.02.2020 um 15:34

Dann änder ich das, moment   ─   vetox 15.02.2020 um 15:35

So, ist korrigiert   ─   vetox 15.02.2020 um 15:37

vielen Dank!!!!   ─   bianca 15.02.2020 um 15:40

Ich hab mit dem Logarithmus und den e-Funktionen richtige Probleme irgendwie... hast du eine Ahnung wie man auf sowas hier kommt:

100.000/85* ∫ (0 bis 10) e^(-k*u) du
Daraus die Stammfunktion ist ja dann:

100.000/85* ∫ (0 bis 10) -1/k* e^(-k*u)
daraus folgt ja dann:

(-100.000/85*K)*(e^0-e^-10*k)

und für k erhält man laut Lösung =Ln 1,02

Ich komme da wirklich gar nicht hinter
  ─   bianca 15.02.2020 um 15:49

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Wenn du den Exponenten ausmultiplizierst und das Potenzgesetz a^(n+m)=a^n*a^m anwendest, dann kannst du deinen Funktionsterm wie folgt umformen:

           B*e^((x+u)*ln(c))=B*e^(ln(c)*x)*e^(ln(c)*u).

Die ersten beiden Faktoren des Produkts, also B und e^(ln(c)*x) sind - da u die Integrationsvariable ist - konstant, weswegen du dich nur um den Faktor e^(ln(c)*u) kümmern musst! Eine einfache Anwendung der Kettenregel ist, dass (1/a)*e^(a*x) eine Stammfunktion von e^(a*x) ist. Die Stammfunktion von e^(ln(c)*u) lautet somit (1/ln(c))*e^(ln(c)*u). Insgesamt lautet die Stammfunktion aufgrund der Faktorregel somit

           (1/ln(c))*B*e^(ln(c)*x)*e^(ln(c)*u).

Zu Erinnerung nochmal die Faktorregel. Sie lautet: Ist F(u) eine Stammfunktion von f(u) und k eine Konstante, dann ist k*F(u) Stammfunktion von k*f(u). Die Konstante k ist in deinem Fall k=B*exp(ln(c)*x) und die Stammfunktion von exp(u) ist wieder exp(u).

P.S. Hier zu substituieren funktioniert zwar, ist meines Erachtens aber nicht sinnvoll, da man nicht von der Basis e auf eine andere Basis (hier c) wechseln möchte und zudem verstellt die Substitution den Blick auf eine insgesamt gar nicht so schwierige Aufgabe ...

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