§ 3. Besondere Integrationsverfahren.
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Enthält der Integrand außer ganzzahligen Potenzen von ® noch
Wurzeln von x, so führt man als neue Veränderliche eine solche
gebrochene Potenz von x ein, von der alle vorkommenden Wurzeln
ganzzahlige Potenzen sind. Kommt z. B. die Quadratwurzel und
die dritte Wurzel von x vor, so setzt man die (2.3) te oder 6 te
Wurzel von x gleich z.
8. Beispiel:
C 1 + ]/x
J fx
Enthält der Integrand die Veränderliche ® nur in der Funk
tion e cx , so setzt man e cx = z:
dx
! J(z 3 + z 3 ) dz = f + y = f y cc 2 + f a? "j/aT.
9. Beispiel:
/
dx
Jf(e cx )dx =J~ dz
-v/t
dz 1 1 , £
r = -— arc tgz = — arc tg e
-{■ z 2 e b c 6
e~~ + e
Ist der Integrand eine Funktion von tg® allein, so setzt man
f f{tgx)dx = J Y^Trf dz '
10. Beispiel:
J tg 3 x dx = Jy
dz
C z 3 + z — z CI
-J—rns- dx= J[*-T
z
dz
+ z* J 1 +
= I ~ \ ln (1 + z}) — \ tg 2 X + ln cos®.
Entsprechendes gilt für Integrale von der Form J*f(cigx)dx,
wo man ctg® = z setzt. Dagegen würden Integrale von der Form
Jf(sinx)dx und Jf(cosx)dx durch Einführung von sin® = z bzw.
cos x — z mit einer Quadratwurzel behaftet werden. Denn wenn
z. B. z = sin x ist, wird dz — cos® dx, also dx = dz : ]/l — z 2 .
Man kann aber, wenn der Integrand nur goniometri-
sche Funktionen von ® enthält, die Substitution
(19) tgi® = z
machen, um das Integral zu rationalisieren. Denn dann
ist nach Satz 104, S.,412:
2 z
(20) sin® = r, cos® =
v ' 1 + z 2 ’
und außerdem:
(21)
1 + z 2 ’
2 dz
tg®
2 z , 1 -z 2
F , ctg x = — -
1 - z
2 Z
dx =
1 + Z 2 ’
so daß keine Quadratwurzeln auftreten.