Question

Difficulty: MediumDeğişken Değiştirme Yöntemi
∫0π2cos⁡x⋅(sin⁡x+1)3 dx\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos x \cdot (\sin x + 1)^3 \, dx

belirli integralinin değeri kaçtır?

  1. 154\frac{15}{4}Answer
  2. B
    14\frac{1}{4}
  3. C
    −154-\frac{15}{4}
  4. D
    54\frac{5}{4}
  5. E
    15

Answer

15/4
Verilen integralde u=sin⁡x+1u = \sin x + 1 dönüşümü yapıldığında diferansiyel du=cos⁡x dxdu = \cos x \, dx olur. Sınırlar ise x=0x = 0 için u=1u = 1 ve x=π2x = \frac{\pi}{2} için u=2u = 2 olarak güncellenir. Bu durumda integral ∫12u3 du\int_{1}^{2} u^3 \, du haline gelir. Bu integralin değeri hesaplandığında 15/4 sonucu elde edilir.

Step-by-Step Solution

1
İntegralde değişken değiştirme yöntemi uygulanır. u=sin⁡x+1u = \sin x + 1 dönüşümü seçilir.
Her iki tarafın diferansiyeli alındığında du=cos⁡x dxdu = \cos x \, dx elde edilir.
İntegral içindeki cos⁡x dx\cos x \, dx ifadesini yeni değişken dudu cinsinden yazabilmek için.
2
İntegral sınırları yeni değişken uu değerlerine göre güncellenir.
Alt sınır için: x=0  ⟹  u=sin⁡0+1=1x = 0 \implies u = \sin 0 + 1 = 1. Üst sınır için: x=π2  ⟹  u=sin⁡(π2)+1=2x = \frac{\pi}{2} \implies u = \sin\left(\frac{\pi}{2}\right) + 1 = 2 elde edilir.
Belirli integralde sınırların dönüşüm yapılan yeni değişkene göre güncellenmesi zorunlu olduğu için.
3
Yeni değişkenler ve sınırlar integralde yerine yazılarak hesaplama tamamlanır.
∫12u3 du=[u44]12=244−144=4−14=154\int_{1}^{2} u^3 \, du = \left[ \frac{u^4}{4} \right]_{1}^{2} = \frac{2^4}{4} - \frac{1^4}{4} = 4 - \frac{1}{4} = \frac{15}{4} bulunur.
Polinom kuvvet kuralı yardımıyla integralin belirli değerini hesaplamak için.

Key Concept

Belirli integralde değişken değiştirme yöntemi uygulanırken integral sınırlarının da yeni değişkene göre güncellenmesi gerekir.

Alternative Method

İntegral u=sin⁡xu = \sin x dönüşümü yapılarak da çözülebilir. Bu durumda du=cos⁡x dxdu = \cos x \, dx olur ve sınırlar 0 ile 1 aralığına güncellenir. İntegral ise ∫01(u+1)3 du\int_{0}^{1} (u+1)^3 \, du şeklini alır. Burada t=u+1t = u+1 dönüşümü yapılarak integral ∫12t3 dt\int_{1}^{2} t^3 \, dt formuna getirilir ve aynı şekilde 15/4 sonucuna ulaşılır.
Estimated Time:2m 0s
Rate this question