Soru

Zorluk: KolayDeğişken Değiştirme Yöntemi

Bir ff fonksiyonu için

∫12x⋅f(x2+1) dx\int_{1}^{2} x \cdot f(x^2 + 1) \, dx

belirli integrali veriliyor. Bu integralde u=x2+1u = x^2 + 1 değişken değiştirmesi yapıldığında aşağıdaki integrallerden hangisi elde edilir?

  1. A
    ∫25f(u) du\int_{2}^{5} f(u) \, du
  2. B
    12∫12f(u) du\frac{1}{2} \int_{1}^{2} f(u) \, du
  3. 12∫25f(u) du\frac{1}{2} \int_{2}^{5} f(u) \, duCevap
  4. D
    ∫12f(u) du\int_{1}^{2} f(u) \, du
  5. E
    12∫14f(u) du\frac{1}{2} \int_{1}^{4} f(u) \, du

Cevap

12∫25f(u) du\frac{1}{2} \int_{2}^{5} f(u) \, du
Doğrulanan dönüşümde, u=x2+1u = x^2 + 1 değişken değiştirmesi yapıldığında sınırlar x=1x = 1 için u=2u = 2 ve x=2x = 2 için u=5u = 5 olur. Ayrıca x dxx \, dx ifadesi 12 du\frac{1}{2} \, du haline gelir. Bu iki durum birleştirildiğinde integral 12∫25f(u) du\frac{1}{2} \int_{2}^{5} f(u) \, du olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Dönüşüm değişkenini belirleme ve diferansiyel alma
u=x2+1  ⟹  du=2x dx  ⟹  x dx=du2u = x^2 + 1 \implies du = 2x \, dx \implies x \, dx = \frac{du}{2}
İntegral içindeki x dxx \, dx terimini yeni değişken cinsinden yazabilmek için her iki tarafın diferansiyeli hesaplanır.
2
Belirli integral sınırlarını yeni değişkene göre güncelleme
Alt sınır için x=1  ⟹  u=12+1=2x = 1 \implies u = 1^2 + 1 = 2; üst sınır için x=2  ⟹  u=22+1=5x = 2 \implies u = 2^2 + 1 = 5
Belirli integralde değişken değiştirildiğinde integral sınırları da yeni değişkene göre güncellenmelidir.
3
Dönüşümleri integralde yerine yazıp yeni integral ifadesini elde etme
∫12f(x2+1)⋅(x dx)=∫25f(u)⋅du2=12∫25f(u) du\int_{1}^{2} f(x^2 + 1) \cdot (x \, dx) = \int_{2}^{5} f(u) \cdot \frac{du}{2} = \frac{1}{2} \int_{2}^{5} f(u) \, du
Elde edilen yeni sınırlar ve diferansiyel ifadesi integralde yerine yerleştirilerek sadeleştirilir.

Anahtar Kavram

Belirli integralde değişken değiştirme yöntemi uygulanırken integral sınırlarının yeni değişkene göre güncellenmesi ve diferansiyel (dudu) katsayısının doğru hesaplanması.
Bu soruyu puanla