Voortgezette integraalrekening > Substitutiemethode
123456Substitutiemethode

Uitleg

Je wilt de integraal `int_1^3 (2x + 1)/(x^2 + x + 1) text(d)x` berekenen.

Dat kan bijvoorbeeld zo:

`g(x) = x^2 + 2x + 1` en `g'(x) = 2x + 1`

`int_1^3 (2x + 1)/(x^2 + x + 1) text(d)x = int_1^3 1/(g(x))*g'(x) text(d)x = [ln|g(x)|]_1^3 = [ln|x^2 + x + 1|]_1^3 = ln(4)`

Als het goed is, weet je nog dat je hier de substitutieregel gebruikt die is afgeleid uit de kettingregel voor differentiëren.


Van een substitutie (vervanging) is echter eigenlijk geen sprake. Maar je kunt dit ook iets anders aanpakken.

Omdat `(text(d)g(x))/(text(d)x) = g'(x)` kun je schrijven: `g'(x) text(d)x = text(d) (g(x))` .
Dit betekent: neem je `g(x) = t` , dan is `g'(x) text(d)x = text(d)t` .

Je vervangt `g(x)` door de variabele `t` , je substitueert `t` voor `g(x)` . En je krijgt:

`int_1^3 (2x + 1)/(x^2 + x + 1) text(d)x = int_1^3 1/(x^2 + x + 1) * (2x + 1) text(d)x = int_3^13 1/t text(d)t`

Omdat je nu een nieuwe variabele hebt, zijn de grenzen aangepast: bij `x = 1` hoort `t = 1^2 + 1 + 1 = 3` en bij `x = 3` hoort `t = 3^2 + 3 + 1 = 13` .

De integraal wordt `[ln|t|]_3^13 = ln(13/3)` .

Uitdrukkingen als `text(d) g(x)` en `text(d)t` heten "differentialen" . In dit geval is (vanwege de al bekende substitutieregel) het vervangen van een uitdrukking door één andere variabele (substitutie) niet echt nodig, maar soms kun je niet zonder.

Opgave 1

Bekijk de Uitleg 1.
Je gaat de integraal `int_0^1 x(x^2 + 1)^10 text(d)x` op beide manieren berekenen.

a

Bereken deze integraal eerst met behulp van de al bekende substitutieregel.

b

Bereken deze integraal ook door de substitutie `t = x^2 + 1` te gebruiken.

Opgave 2

Je wilt de integraal `int_1^4 1/(1 + sqrt(x)) text(d)x` berekenen.
Nu ga je merken hoe bruikbaar het werken met differentialen is.

a

Pas de substitutie `x = t^2` toe en herschrijf de integraal.

b

Bereken nu de integraal.

c

Kon je deze integraal ook berekenen met de al bekende substitutieregel?

verder | terug