Gib eine Aufgabe ein ...
Analysis Beispiele
,
Schritt 1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 2
Schritt 2.1
Der Definitionsbereich umfasst alle reellen Zahlen, ausgenommen jene, für die der Ausdruck nicht definiert ist. In diesem Fall gibt es keine reellen Zahlen, für die der Ausdruck nicht definiert ist.
Intervallschreibweise:
Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:
Schritt 2.2
ist stetig im Intervall .
Die Funktion ist stetig.
Die Funktion ist stetig.
Schritt 3
Schritt 3.1
Bestimme die Ableitung.
Schritt 3.1.1
Bestimme die erste Ableitung.
Schritt 3.1.1.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 3.1.1.2
Berechne .
Schritt 3.1.1.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 3.1.1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 3.1.1.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.1.1.3
Berechne .
Schritt 3.1.1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 3.1.1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 3.1.1.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.1.1.4
Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.
Schritt 3.1.1.4.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 3.1.1.4.2
Addiere und .
Schritt 3.1.2
Die erste Ableitung von nach ist .
Schritt 3.2
Bestimme, ob die Ableitung im Intervall stetig ist.
Schritt 3.2.1
Der Definitionsbereich umfasst alle reellen Zahlen, ausgenommen jene, für die der Ausdruck nicht definiert ist. In diesem Fall gibt es keine reellen Zahlen, für die der Ausdruck nicht definiert ist.
Intervallschreibweise:
Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:
Schritt 3.2.2
ist stetig im Intervall .
Die Funktion ist stetig.
Die Funktion ist stetig.
Schritt 3.3
Die Funktion ist im Intervall differenzierbar, da die Ableitung im Intervall stetig ist.
Die Funktion ist differenzierbar.
Die Funktion ist differenzierbar.
Schritt 4
Damit die Bogenlänge definiert ist, müssen sowohl die Funktion als auch ihre Ableitung in dem geschlossenen Intervall stetig sein.
Die Funktion und ihre Ableitung sind in dem abgeschlossenen Intervall stetig.
Schritt 5
Schritt 5.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 5.2
Berechne .
Schritt 5.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 5.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 5.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.3
Berechne .
Schritt 5.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 5.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 5.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.4
Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.
Schritt 5.4.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 5.4.2
Addiere und .
Schritt 6
Um die Bogenlänge einer Funktion zu bestimmen, benutze die Formel .
Schritt 7
Schritt 7.1
Wende die quadratische Ergänzung an.
Schritt 7.1.1
Vereinfache den Ausdruck.
Schritt 7.1.1.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 7.1.1.2
Vereinfache.
Schritt 7.1.1.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.1.1.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.1.1.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.1.2
Wende die Form an, um die Werte für , und zu ermitteln.
Schritt 7.1.3
Betrachte die Scheitelform einer Parabel.
Schritt 7.1.4
Ermittle den Wert von mithilfe der Formel .
Schritt 7.1.4.1
Setze die Werte von und in die Formel ein.
Schritt 7.1.4.2
Vereinfache die rechte Seite.
Schritt 7.1.4.2.1
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Schritt 7.1.4.2.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 7.1.4.2.1.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Schritt 7.1.4.2.1.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 7.1.4.2.1.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 7.1.4.2.1.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 7.1.4.2.2
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Schritt 7.1.4.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 7.1.4.2.2.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Schritt 7.1.4.2.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 7.1.4.2.2.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 7.1.4.2.2.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 7.1.5
Ermittle den Wert von mithilfe der Formel .
Schritt 7.1.5.1
Setze die Werte von , , und in die Formel ein.
Schritt 7.1.5.2
Vereinfache die rechte Seite.
Schritt 7.1.5.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 7.1.5.2.1.1
Potenziere mit .
Schritt 7.1.5.2.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.1.5.2.1.3
Dividiere durch .
Schritt 7.1.5.2.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.1.5.2.2
Subtrahiere von .
Schritt 7.1.6
Setze die Werte von , und in die Scheitelform ein.
Schritt 7.2
Sei . Dann ist . Forme um unter Vewendung von und .
Schritt 7.2.1
Es sei . Ermittle .
Schritt 7.2.1.1
Differenziere .
Schritt 7.2.1.2
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 7.2.1.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 7.2.1.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 7.2.1.5
Addiere und .
Schritt 7.2.2
Setze die untere Grenze für in ein.
Schritt 7.2.3
Vereinfache.
Schritt 7.2.3.1
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 7.2.3.2
Kombiniere und .
Schritt 7.2.3.3
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 7.2.3.4
Vereinfache den Zähler.
Schritt 7.2.3.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.2.3.4.2
Addiere und .
Schritt 7.2.3.5
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 7.2.4
Setze die obere Grenze für in ein.
Schritt 7.2.5
Vereinfache.
Schritt 7.2.5.1
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 7.2.5.2
Kombiniere und .
Schritt 7.2.5.3
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 7.2.5.4
Vereinfache den Zähler.
Schritt 7.2.5.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.2.5.4.2
Addiere und .
Schritt 7.2.6
Die für und gefundenen Werte werden dazu verwendet, um das bestimmte Integral zu berechnen.
Schritt 7.2.7
Schreibe die Aufgabe mithilfe von , und den neuen Grenzen der Integration neu.
Schritt 7.3
Sei , mit . Dann ist . Beachte, dass wegen , positiv ist.
Schritt 7.4
Vereinfache Terme.
Schritt 7.4.1
Vereinfache .
Schritt 7.4.1.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 7.4.1.1.1
Kombiniere und .
Schritt 7.4.1.1.2
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 7.4.1.1.3
Potenziere mit .
Schritt 7.4.1.1.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 7.4.1.1.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 7.4.1.1.4.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 7.4.1.2
Wende den trigonometrischen Pythagoras an.
Schritt 7.4.1.3
Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.
Schritt 7.4.2
Vereinfache.
Schritt 7.4.2.1
Kombiniere und .
Schritt 7.4.2.2
Multipliziere mit durch Addieren der Exponenten.
Schritt 7.4.2.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.4.2.2.1.1
Potenziere mit .
Schritt 7.4.2.2.1.2
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 7.4.2.2.2
Addiere und .
Schritt 7.5
Da konstant bezüglich ist, ziehe aus dem Integral.
Schritt 7.6
Wende die Reduktionsformel an.
Schritt 7.7
Das Integral von nach ist .
Schritt 7.8
Vereinfache.
Schritt 7.8.1
Kombiniere und .
Schritt 7.8.2
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 7.8.3
Kombiniere und .
Schritt 7.8.4
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 7.8.5
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 7.8.6
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.8.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.9
Substituiere und vereinfache.
Schritt 7.9.1
Berechne bei und .
Schritt 7.9.2
Berechne bei und .
Schritt 7.9.3
Entferne unnötige Klammern.
Schritt 7.10
Nutze die Quotienteneigenschaft von Logarithmen, .
Schritt 7.11
Vereinfache.
Schritt 7.11.1
Addiere ganze Umdrehungen von , bis der Winkel größer oder gleich und kleiner als ist.
Schritt 7.11.2
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest. Kehre das Vorzeichen des Ausdrucks um, da der Tangens im vierten Quadranten negativ ist.
Schritt 7.11.3
Der genau Wert von ist .
Schritt 7.11.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.11.5
Addiere ganze Umdrehungen von , bis der Winkel größer oder gleich und kleiner als ist.
Schritt 7.11.6
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest.
Schritt 7.11.7
Der genau Wert von ist .
Schritt 7.11.8
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 7.11.9
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 7.11.9.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 7.11.9.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 7.11.9.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 7.11.9.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 7.11.10
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 7.11.11
Multipliziere .
Schritt 7.11.11.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.11.11.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.11.12
Vereinfache jeden Term.
Schritt 7.11.12.1
Vereinfache den Zähler.
Schritt 7.11.12.1.1
Berechne .
Schritt 7.11.12.1.2
Berechne .
Schritt 7.11.12.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.11.12.3
Dividiere durch .
Schritt 7.11.13
Addiere und .
Schritt 7.11.14
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.11.15
ist ungefähr , was positiv ist, also entferne den Absolutwert
Schritt 7.11.16
Vereinfache den Nenner.
Schritt 7.11.16.1
Addiere ganze Umdrehungen von , bis der Winkel größer oder gleich und kleiner als ist.
Schritt 7.11.16.2
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest.
Schritt 7.11.16.3
Der genau Wert von ist .
Schritt 7.11.16.4
Addiere ganze Umdrehungen von , bis der Winkel größer oder gleich und kleiner als ist.
Schritt 7.11.16.5
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest. Kehre das Vorzeichen des Ausdrucks um, da der Tangens im vierten Quadranten negativ ist.
Schritt 7.11.16.6
Der genau Wert von ist .
Schritt 7.11.16.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.11.16.8
Vereinfache jeden Term.
Schritt 7.11.16.8.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.11.16.8.2
Vereinige und vereinfache den Nenner.
Schritt 7.11.16.8.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.11.16.8.2.2
Potenziere mit .
Schritt 7.11.16.8.2.3
Potenziere mit .
Schritt 7.11.16.8.2.4
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 7.11.16.8.2.5
Addiere und .
Schritt 7.11.16.8.2.6
Schreibe als um.
Schritt 7.11.16.8.2.6.1
Benutze , um als neu zu schreiben.
Schritt 7.11.16.8.2.6.2
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 7.11.16.8.2.6.3
Kombiniere und .
Schritt 7.11.16.8.2.6.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 7.11.16.8.2.6.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 7.11.16.8.2.6.4.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 7.11.16.8.2.6.5
Berechne den Exponenten.
Schritt 7.11.16.8.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 7.11.16.8.3.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 7.11.16.8.3.2
Dividiere durch .
Schritt 7.11.16.9
ist ungefähr , was positiv ist, also entferne den Absolutwert
Schritt 8
Das Ergebnis kann in mehreren Formen wiedergegeben werden.
Exakte Form:
Dezimalform:
Schritt 9