236. Integratio» durch Substitutio»
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wichtigsten Hilfsmittel zur Gewinnung neuer Integrationsformeln. bzw.
zur Ausrechnung oder Vereinfachung vorgelegter Integrale.
Es liege das bestimmte Integral
b
I f(x)dx (15)
ft
vor; anstelle der Variablen x sei eine neue Variable t durch die Gleichung
x = (p(f) (16)
einzuführen, von der wir voraussetzen, daß sie x durch t sowohl wie t
durch x eindeutig bestimmt, so daß neben q auch die inverse Funktion
t — i>(x) (16*)
eindeutig ist.
Mit Hilfe der Wertreihe
a — x 0 , x lt Ta.
■ ■ ■) X H = ^
und der in die Teilintervalle (# 0 , x x ),
j (x n _!, xj eingescho-
benen Zwischen werte | 1? | 2 , . .
t
•7 ’Sn
bilden wir die Summe
2( X v X r
-X )f(V
(H)
i
und nehmen an dieser die Transformation vor.
Vermöge der über die Transformationsgleichung (16) getroffenen
Annahmen gehört zu obiger Reihe der Werte von x eine ebenfalls arith
metisch (steigend oder fallend) geordnete Wertreihe
« = h- hl h, ■ • •; h = ß
und es entsprechen den Zwischenwerten auch hier Zwischen werte
T 17 T 2? • • •» V
Dabei ist für jeden Zeigerwert v
<p(Q, h = j
und insbesondere auch a — iß(a), ß — %>(b):
daraus folgt weiter mit Hilfe des Mittelwertsatzes (38), daß
= <P(Q ~ <f(K-x) = (h-h-i)<p'( T v)>
wobei rf einen bestimmten Wert von ¿aus dem Intervalle (t v _ t , t y ) vorstellt.
Hiernach verwandelt sich die Summe (17) in die gleichwertige
2(f v - h- ~x)tVp (*,.)] <p' «);