Faceți căutări pe acest blog

duminică, 19 octombrie 2014

O integrală interesantă


Să se calculeze
ex+ex2dx.


Așa cum vă arătam alaltăieri, o integrală ce pare complicată este bine să o reducem la mai multe integrale mai micuțe și mai simple.


Dar, dintr-o fracție de genul 5+42 putem face două fracții mai micuțe 52 și 42. La fel atunci, din fracția noastră ex+ex2 putem face două fracții mai micuțe ex2 și ex2.

Și cum integrală dintr-o sumă este o sumă de integrale, avem că
ex+ex2dx=ex2+ex2dx=ex2dx+ex2dx.



Mai departe ne vom ocupa de fiecare integrală simplă în parte. Integrala ex2dx poate fi scrisă ca și 12exdx, iar constantele de sub integrală pot fi scoase în fața integralei fără nicio grijă. Așadar, avem
ex2dx=12exdx=12exdx.


Acum ne-a rămas să calculăm o integrală prea simplă, adică exdx, care este una dintre cele mai simple integrale posibile, căci noi știm din tabele că funcția ex este singura funcție (nenulă) care rămâne nemodificată atât prin derivare, cât și prin integrare. Așadar,
exdx=ex.


Acum suntem la jumătatea drumului pentru calculul integralei noastre. Pardon, nu suntem chiar la jumătatea drumului, ci la vreo 40% din el, căci a doua integrală din ex este puțin, puțin mai complicată decât integrala din ex.

Deși v-aș putea spune direct că integrală din ex este
exdx=ex

și să vă las apoi în pace, eu voi prefera să vă arăt cum puteți afla asta din tabele. În tabel voi mai aveți că
axdx=axlna

și vrem să vedem dacă nu cumva ne-am putea folosi de această integrală pentru a putea calcula integrala din ex.

Pentru aceasta, vom scrie funcția ex sub o altă formă, bazându-ne pe proprietățile puterilor care ne spun că
axy=(ax)y.


Din această formulă noi putem scrie
ex=e1x=(e1)x.


Acum ne folosim mai departe de integrala axdx de mai sus, doar că la noi a=e1. Avem atunci
exdx=(e1)xdx=(e1)xln(e1).


Cum puterea de la logaritm iese în față întotdeauna când avem nevoie și cum lne=1, rezultă că
ln(e1)=1lne=11=1.


Acum aveți toate informațiile necesare pentru a înțelege de ce
exdx=ex,

iar eu pot trece liniștit mai departe pentru a vă arăta cum se calculează de fapt integrala noastră. Observați că singurul lucru care apare în plus la această funcție ex după ce o integrăm este acel .


Mai exact, acum putem scrie că
ex+ex2dx=12ex12ex=exex2+constanta.


Observați? Ce s-a schimbat la funcția noastră de sub integrală? Doar semnul! Și-atunci, vă întreb eu: ce credeți, ce s-ar mai schimba dacă am mai integra o dată? Desigur, doar semnul. Mai exact, dacă am integra de două ori funcția ex+ex2, am obține tot funcția ex+ex2.

Această simetrie și multe alte considerente i-au determinat pe matematicieni să fie ceva mai atenți la această funcție. Și chiar i-au dat un nume special. Au numit-o cosinus hiperbolic, pentru că au văzut o asemănare teribilă între această funcție și funcția cosinus! Și, desigur, funcției exex2 i-au dat celălalt nume, adică sinus hiperbolic.

Așa că, data viitoare, când găsiți ceva timp, mai jucați-vă un pic cu aceste două funcții minunate.

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu

Exprimați-vă părerea despre articol sau cereți lămuriri suplimentare, ca să transmitem cât mai multă informație celor care au nevoie de ea.

Comentariul va apărea după un anumit interval de timp necesar moderării.

Legături la toate articolele din blog



Postări populare