5.3

5.3 Integrasjonsteknikk II: delbrøk, polynomdivisjon og trig-substitusjon

Rasjonale integrander med delbrøk (også irreduserbar kvadratisk faktor → arctan-ledd) og trigonometrisk substitusjon for rotuttrykk.

60 min
17 oppgaver
Integrasjonsteknikk IIdelbrøkpolynomdivisjontrig-substitusjon
Din fremgang i kapitlet
0 / 17 oppgaver
Forkunnskaper. Teknikkfundamentet er kap. 5.2 (substitusjon med boks — trig-substitusjon er en substitusjon «baklengs»). Fra videregående trengs tre verktøy: Delbrøkoppspalting (grunnvarianten med to lineære faktorer), Polynomer og polynomdivisjon og Fullstendig kvadrat.

Kort oppfrisket — de to algebra-grepene som bærer hele kapitlet:

x2+2x−1=x+1+3x−1 (divisjon)x2+4x+13=(x+2)2+9 (fullført kvadrat)\frac{x^2+2}{x-1} = x+1+\frac{3}{x-1}\ \text{(divisjon)} \qquad x^2+4x+13 = (x+2)^2+9\ \text{(fullført kvadrat)}

Substitusjon og delvis integrasjon biter ikke på ∫x+5(x−1)(x+3) dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{x+5}{(x-1)(x+3)}\,dx — det finnes ingen kjerne og ingen produktstruktur som hjelper. Men brøken kan skrives om: som en sum av småbrøker med én faktor i hver nevner, og hver småbrøk er et grunnintegral. Det er delbrøkoppspalting — algebra som forvandler et umulig integral til to trivielle.

Kapitlet bygger verktøykassen for alle rasjonale integrander: polynomdivisjon når telleren er for stor, delbrøk for alle nevnertyper — også den irreduserbare kvadratiske faktoren som gir arctan⁡\arctan-ledd — og til slutt trigonometrisk substitusjon for rotuttrykkene a2−x2\sqrt{a^2-x^2} og a2+x2\sqrt{a^2+x^2}.

Fire læringsløkker: (1) polynomdivisjon først, (2) delbrøk med lineære faktorer, (3) irreduserbar kvadratisk faktor, (4) trig-substitusjon og kjeding. Kapitlet er algebra-tungt — ta pauser mellom løkkene.

Polynomdivisjon først (~10 min)

Ekte og uekte rasjonal funksjon

En rasjonal funksjon p(x)q(x)\displaystyle \frac{p(x)}{q(x)} er ekte når tellergraden er lavere enn nevnergraden, og uekte ellers. Delbrøkoppspalting virker bare på ekte brøker — en uekte brøk må først «reduseres» med polynomdivisjon. Sjekk gradene før du gjør noe som helst.

Polynomdivisjon først (regelen)
Er tellergraden ≥\ge nevnergraden, divider polynomene:

p(x)q(x)=k(x)+r(x)q(x),\frac{p(x)}{q(x)} = k(x) + \frac{r(x)}{q(x)},

der kvotienten k(x)k(x) er et polynom (integreres direkte) og resten r(x)r(x) har lavere grad enn q(x)q(x) — restbrøken er ekte og klar for delbrøk. Å hoppe over dette steget er arkivets vanligste delbrøk-feil.

Grunnintegralet ∫dxx−a\displaystyle \int\frac{dx}{x-a}
Byggeklossen alle delbrøker til slutt reduseres til:

∫dxx−a=ln⁡∣x−a∣+C.\int\frac{dx}{x-a} = \ln|x-a| + C.

Med konstant AA i telleren: ∫Ax−a dx=Aln⁡∣x−a∣+C\displaystyle \int\frac{A}{x-a}\,dx = A\ln|x-a|+C. Absoluttverdien skal med — nevneren kan være negativ i integrasjonsområdet.

✏️Eksempel 1: uekte brøk — divider først

Beregn ∫x2+2x−1 dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{x^2+2}{x-1}\,dx.

Tellergrad 2 ≥\ge nevnergrad 1 → uekte brøk, divider først:

x2+2=(x−1)(x+1)+3⟹x2+2x−1=x+1+3x−1.x^2+2 = (x-1)(x+1) + 3 \quad\Longrightarrow\quad \frac{x^2+2}{x-1} = x+1+\frac{3}{x-1}.

(Kontroll: (x−1)(x+1)+3=x2−1+3=x2+2(x-1)(x+1)+3 = x^2-1+3 = x^2+2. ✓)

∫x2+2x−1 dx=∫(x+1) dx+3∫dxx−1=x22+x+3ln⁡∣x−1∣+C.\int\frac{x^2+2}{x-1}\,dx = \int(x+1)\,dx + 3\int\frac{dx}{x-1} = \frac{x^2}{2}+x+3\ln|x-1|+C.

Sluttsvar: x22+x+3ln⁡∣x−1∣+C\dfrac{x^2}{2}+x+3\ln|x-1|+C. ■\blacksquare

📝Oppgave 1

Beregn ∫01x3+2xx2+1 dx\displaystyle \displaystyle\int_0^1\frac{x^3+2x}{x^2+1}\,dx. (Divider — og se etter et ln⁡\ln-mønster i restbrøken.)

Delbrøk med lineære faktorer (~15 min)

Delbrøkoppspalting

Delbrøkoppspalting skriver en ekte rasjonal brøk som en sum av enklere brøker — én (eller flere) per faktor i nevneren. Faktoriser nevneren fullstendig først; formen på oppsettet bestemmes av faktortypene: distinkte lineære, gjentatte lineære eller irreduserbare kvadratiske.

Oppsettet for distinkte lineære faktorer
Har nevneren bare ulike lineære faktorer, får hver faktor én konstant:

r(x)(x−a)(x−b)=Ax−a+Bx−b.\frac{r(x)}{(x-a)(x-b)} = \frac{A}{x-a}+\frac{B}{x-b}.

Konstantene AA og BB bestemmes ved innsettingsmetoden eller koeffisientsammenligning — og sjekkes alltid ved å legge brøkene sammen igjen.

Innsettingsmetoden («dekk til»-metoden)

Raskeste vei til koeffisientene: gang likningen r(x)=A(x−b)+B(x−a)r(x) = A(x-b)+B(x-a) opp med fellesnevneren, og sett inn røttene én av gangen. Med x=ax=a forsvinner BB-leddet og AA løses direkte; med x=bx=b finner du BB. Metoden virker fordi identiteten skal gjelde for alle xx — også røttene.

Koeffisientsammenligning

Alternativet til innsetting: gang opp, sorter etter potenser av xx, og krev at koeffisientene på hver side er like. Gir et lineært likningssett i A,B,…A, B, \dots Metoden er tyngre, men nødvendig som supplement når det er færre røtter enn ukjente (gjentatte og kvadratiske faktorer).

✏️Eksempel 2: to distinkte lineære faktorer

Beregn ∫x+5(x−1)(x+3) dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{x+5}{(x-1)(x+3)}\,dx.

Ekte brøk (tellergrad 1 < nevnergrad 2), nevneren ferdig faktorisert. Oppsett:
x+5(x−1)(x+3)=Ax−1+Bx+3.\frac{x+5}{(x-1)(x+3)} = \frac{A}{x-1}+\frac{B}{x+3}.

Gang opp med (x−1)(x+3)(x-1)(x+3):
x+5=A(x+3)+B(x−1).x+5 = A(x+3)+B(x-1).

Innsetting: x=1x=1: 6=4A⇒A=326 = 4A \Rightarrow A=\tfrac32. x=−3x=-3: 2=−4B⇒B=−122 = -4B \Rightarrow B=-\tfrac12.

(Kontroll: 32(x+3)−12(x−1)=32x+92−12x+12=x+5\tfrac32(x+3)-\tfrac12(x-1) = \tfrac32x+\tfrac92-\tfrac12x+\tfrac12 = x+5. ✓)

∫x+5(x−1)(x+3) dx=32ln⁡∣x−1∣−12ln⁡∣x+3∣+C. ■\int\frac{x+5}{(x-1)(x+3)}\,dx = \frac32\ln|x-1| - \frac12\ln|x+3| + C.\ \blacksquare

Oppsettet for gjentatte lineære faktorer
En faktor med multiplisitet — som (x+1)2(x+1)^2 — får ett ledd per potens opp til multiplisiteten:

r(x)(x+1)2=Ax+1+B(x+1)2.\frac{r(x)}{(x+1)^2} = \frac{A}{x+1}+\frac{B}{(x+1)^2}.

Andreleddet integreres med potensregelen: ∫B(x+1)2 dx=−Bx+1+C\displaystyle \int\frac{B}{(x+1)^2}\,dx = -\frac{B}{x+1}+C — det gir ikke logaritme.

✏️Eksempel 3: gjentatt lineær faktor

Beregn ∫3x+1(x+1)2 dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{3x+1}{(x+1)^2}\,dx.

Oppsett (én term per potens):
3x+1(x+1)2=Ax+1+B(x+1)2  ⟹  3x+1=A(x+1)+B.\frac{3x+1}{(x+1)^2} = \frac{A}{x+1}+\frac{B}{(x+1)^2} \;\Longrightarrow\; 3x+1 = A(x+1)+B.

Innsetting x=−1x=-1: −2=B-2 = B. Koeffisientsammenligning på xx: 3=A3 = A.

(Kontroll: 3(x+1)−2=3x+13(x+1)-2 = 3x+1. ✓)

∫3x+1(x+1)2 dx=3ln⁡∣x+1∣−2∫dx(x+1)2=3ln⁡∣x+1∣+2x+1+C.\int\frac{3x+1}{(x+1)^2}\,dx = 3\ln|x+1| - 2\int\frac{dx}{(x+1)^2} = 3\ln|x+1| + \frac{2}{x+1} + C.

Kontroll ved derivasjon: (3ln⁡∣x+1∣+2x+1)′=3x+1−2(x+1)2=3(x+1)−2(x+1)2=3x+1(x+1)2\big(3\ln|x+1|+\tfrac{2}{x+1}\big)' = \tfrac{3}{x+1}-\tfrac{2}{(x+1)^2} = \tfrac{3(x+1)-2}{(x+1)^2} = \tfrac{3x+1}{(x+1)^2}. ✓ ■\blacksquare

📝Oppgave 2

Beregn ∫dxx2−5x+6\displaystyle \displaystyle\int\frac{dx}{x^2-5x+6}.

📝Oppgave 3

Beregn ∫34x+4(x−2)(x+1)2 dx\displaystyle \displaystyle\int_3^4\frac{x+4}{(x-2)(x+1)^2}\,dx — sett opp med både enkel og gjentatt faktor. (Svaret kan inneholde ln⁡\ln.)

Irreduserbar kvadratisk faktor: fullført kvadrat og arctan (~18 min)

Irreduserbar kvadratisk faktor

En kvadratisk faktor er irreduserbar (over de reelle tallene) når den ikke har reelle røtter — diskriminanten er negativ, som i x2+4x^2+4 og x2+4x+13x^2+4x+13. Den kan ikke splittes i lineære faktorer, og bidraget dens i integralet blir logaritme- og arctan⁡\arctan-ledd, ikke flere ln⁡∣x−a∣\ln|x-a|.

arctan⁡\arctan-grunnintegralet
Byggeklossen for irreduserbare faktorer:

∫dxx2+a2=1aarctan⁡xa+C(a>0).\int\frac{dx}{x^2+a^2} = \frac1a\arctan\frac{x}{a} + C \qquad (a>0).

Kontroll: (1aarctan⁡xa)′=1a⋅1/a1+(x/a)2=1a2+x2\displaystyle \big(\frac1a\arctan\frac xa\big)' = \frac1a\cdot\frac{1/a}{1+(x/a)^2} = \frac{1}{a^2+x^2}. Merk 1a\displaystyle \frac1a-faktoren foran — den glemmes ofte.

Fullført kvadrat (broen til arctan)
En irreduserbar nevner tvinges inn i arctan⁡\arctan-formen ved å fullføre kvadratet:

x2+bx+c=(x+b2)2+c−b24⏟= a2 > 0.x^2+bx+c = \Big(x+\frac b2\Big)^2 + \underbrace{c-\frac{b^2}{4}}_{=\,a^2\,>\,0}.

Med skiftet u=x+b2\displaystyle u=x+\frac b2 står du igjen med u2+a2u^2+a^2 — klart for grunnintegralet. At restleddet er positivt, er nettopp irreduserbarheten.

ln⁡\ln-delen og arctan⁡\arctan-delen (tellersplittingen)
En lineær teller over irreduserbar nevner splittes i to deler med hver sin skjebne:

px+qx2+bx+c=p2⋅2x+bx2+bx+c+(q−pb2)1x2+bx+c.\frac{px+q}{x^2+bx+c} = \frac{p}{2}\cdot\frac{2x+b}{x^2+bx+c} + \Big(q-\frac{pb}{2}\Big)\frac{1}{x^2+bx+c}.

Første del har nevnerens deriverte i telleren → ln⁡\ln-mønsteret. Andre del har konstant teller → fullført kvadrat → arctan⁡\arctan. Begge leddene skal med i svaret.

Oppsettet Bx+Cx2+a2\displaystyle \frac{Bx+C}{x^2+a^2} i delbrøk
I en delbrøkoppspalting får en irreduserbar kvadratisk faktor en lineær teller — ikke bare en konstant:

r(x)x(x2+a2)=Ax+Bx+Cx2+a2.\frac{r(x)}{x(x^2+a^2)} = \frac{A}{x} + \frac{Bx+C}{x^2+a^2}.

En konstant teller alene er en for snever ansats og gir et uløselig likningssett. Koeffisientene bestemmes med innsetting (x=0x=0 gir AA) pluss koeffisientsammenligning.

✏️Eksempel 4 (eksamensnivå): lineær teller over irreduserbar nevner

Beregn ∫2x+5x2+4x+13 dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{2x+5}{x^2+4x+13}\,dx.

Nevneren har diskriminant 16−52<016-52<0 → irreduserbar. Splitt telleren etter nevnerens deriverte 2x+42x+4:
2x+5=(2x+4)+1.2x+5 = (2x+4)+1.

∫2x+5x2+4x+13 dx=∫2x+4x2+4x+13 dx⏟ln⁡-delen+∫dxx2+4x+13⏟arctan⁡-delen.\int\frac{2x+5}{x^2+4x+13}\,dx = \underbrace{\int\frac{2x+4}{x^2+4x+13}\,dx}_{\ln\text{-delen}} + \underbrace{\int\frac{dx}{x^2+4x+13}}_{\arctan\text{-delen}}.

ln⁡\ln-delen (u=x2+4x+13u=x^2+4x+13, du=(2x+4)dxdu=(2x+4)dx): ln⁡(x2+4x+13)\ln(x^2+4x+13) (nevneren er alltid positiv — absoluttverdi unødvendig).

arctan⁡\arctan-delen — fullfør kvadratet: x2+4x+13=(x+2)2+9x^2+4x+13 = (x+2)^2+9. Med u=x+2u=x+2 og a=3a=3:
∫duu2+9=13arctan⁡u3+C=13arctan⁡x+23+C.\int\frac{du}{u^2+9} = \frac13\arctan\frac{u}{3}+C = \frac13\arctan\frac{x+2}{3}+C.

Sluttsvar: ∫2x+5x2+4x+13 dx=ln⁡(x2+4x+13)+13arctan⁡x+23+C. ■\displaystyle \displaystyle\int\frac{2x+5}{x^2+4x+13}\,dx = \ln(x^2+4x+13) + \frac13\arctan\frac{x+2}{3} + C.\ \blacksquare

✏️Eksempel 5: delbrøk med irreduserbar faktor

Beregn ∫2x2+x+8x(x2+4) dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{2x^2+x+8}{x(x^2+4)}\,dx.

Ekte brøk; nevneren har den lineære faktoren xx og den irreduserbare faktoren x2+4x^2+4. Oppsett med lineær teller:
2x2+x+8x(x2+4)=Ax+Bx+Cx2+4  ⟹  2x2+x+8=A(x2+4)+(Bx+C)x.\frac{2x^2+x+8}{x(x^2+4)} = \frac{A}{x}+\frac{Bx+C}{x^2+4} \;\Longrightarrow\; 2x^2+x+8 = A(x^2+4) + (Bx+C)x.

Innsetting x=0x=0: 8=4A⇒A=28=4A\Rightarrow A=2. Koeffisientsammenligning: x2x^2: 2=A+B⇒B=02 = A+B \Rightarrow B=0; xx: 1=C1=C.

(Kontroll: 2(x2+4)+x=2x2+x+82(x^2+4)+x = 2x^2+x+8. ✓)

∫2x2+x+8x(x2+4) dx=2∫dxx+∫dxx2+4=2ln⁡∣x∣+12arctan⁡x2+C. ■\int\frac{2x^2+x+8}{x(x^2+4)}\,dx = 2\int\frac{dx}{x} + \int\frac{dx}{x^2+4} = 2\ln|x| + \frac12\arctan\frac{x}{2} + C.\ \blacksquare

📝Oppgave 4

Beregn ∫dxx2+6x+13\displaystyle \displaystyle\int\frac{dx}{x^2+6x+13}.

📝Oppgave 5

Beregn ∫4x+3x2+2x+10 dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{4x+3}{x^2+2x+10}\,dx.

Trigonometrisk substitusjon og kjeding (~17 min)

Trig-substitusjonen x=asin⁡θx=a\sin\theta (for a2−x2\sqrt{a^2-x^2})
Rotuttrykket a2−x2\sqrt{a^2-x^2} løses opp med x=asin⁡θx=a\sin\theta, dx=acos⁡θ dθdx=a\cos\theta\,d\theta:

a2−x2=a2(1−sin⁡2θ)=a∣cos⁡θ∣=acos⁡θ,\sqrt{a^2-x^2} = \sqrt{a^2(1-\sin^2\theta)} = a|\cos\theta| = a\cos\theta,

der siste likhet krever verdimengden θ∈[−π2,π2]\displaystyle \theta\in[-\frac\pi2,\frac\pi2] (da er cos⁡θ≥0\cos\theta\ge0). Roten forsvinner — det er hele poenget.

Trig-substitusjonen x=atan⁡θx=a\tan\theta (for a2+x2\sqrt{a^2+x^2} og (a2+x2)k(a^2+x^2)^k)
For uttrykk med a2+x2a^2+x^2 brukes x=atan⁡θx=a\tan\theta, dx=acos⁡2θ dθ\displaystyle dx=\frac{a}{\cos^2\theta}\,d\theta:

a2+x2=a2(1+tan⁡2θ)=a2cos⁡2θ,a^2+x^2 = a^2(1+\tan^2\theta) = \frac{a^2}{\cos^2\theta},

med verdimengde θ∈(−π2,π2)\displaystyle \theta\in(-\frac\pi2,\frac\pi2). Summen av kvadrater kollapser til én cosinuspotens.

Verdimengdekravet

Trig-substitusjonene er bare gyldige med et deklarert θ\theta-intervall: [−π2,π2]\displaystyle [-\frac\pi2,\frac\pi2] for sinus, (−π2,π2)\displaystyle (-\frac\pi2,\frac\pi2) for tangens. Kravet gjør to jobber: det sikrer cos⁡θ≥0\cos\theta\ge0 (så cos⁡2θ=cos⁡θ\sqrt{\cos^2\theta}=\cos\theta uten fortegnsfeil), og det gjør substitusjonen inverterbar slik at tilbaketransformasjonen θ=arcsin⁡xa\displaystyle \theta=\arcsin\frac xa (eller arctan⁡xa\displaystyle \arctan\frac xa) er entydig. Løsningsforslagene skriver intervallet eksplisitt.

Tilbaketransformasjon med rettvinklet trekant

Svaret i θ\theta-verdenen skal tilbake til xx. Tegn en rettvinklet trekant som koder substitusjonen: for x=asin⁡θx=a\sin\theta er hypotenusen aa, motstående katet xx og hosliggende a2−x2\sqrt{a^2-x^2}. Da leses alle trig-uttrykk av direkte, f.eks. cos⁡θ=a2−x2a\displaystyle \cos\theta = \frac{\sqrt{a^2-x^2}}{a} og sin⁡2θ=2sin⁡θcos⁡θ=2xa2−x2a2\displaystyle \sin2\theta = 2\sin\theta\cos\theta = \frac{2x\sqrt{a^2-x^2}}{a^2}.

✏️Eksempel 6 (eksamensnivå): x=asin⁡θx=a\sin\theta

Beregn ∫9−x2 dx\displaystyle\int\sqrt{9-x^2}\,dx med trigonometrisk substitusjon.

 x=3sin⁡θ,dx=3cos⁡θ dθ,θ∈[−π2,π2] \boxed{\,x=3\sin\theta,\quad dx=3\cos\theta\,d\theta,\quad \theta\in[-\tfrac\pi2,\tfrac\pi2]\,}

Da er 9−x2=3cos⁡θ\sqrt{9-x^2} = 3\cos\theta (ikke-negativ takket være verdimengdekravet), og
∫9−x2 dx=∫3cos⁡θ⋅3cos⁡θ dθ=9∫cos⁡2θ dθ=9∫1+cos⁡2θ2 dθ=92θ+94sin⁡2θ+C.\int\sqrt{9-x^2}\,dx = \int 3\cos\theta\cdot3\cos\theta\,d\theta = 9\int\cos^2\theta\,d\theta = 9\int\frac{1+\cos2\theta}{2}\,d\theta = \frac92\theta + \frac94\sin2\theta + C.

Tilbaketransformasjon (θ=arcsin⁡x3\displaystyle \theta=\arcsin\frac x3; trekanten gir cos⁡θ=9−x23\displaystyle \cos\theta=\frac{\sqrt{9-x^2}}{3}, så sin⁡2θ=2⋅x3⋅9−x23\displaystyle \sin2\theta = 2\cdot\frac x3\cdot\frac{\sqrt{9-x^2}}{3}):
∫9−x2 dx=92arcsin⁡x3+x9−x22+C.\int\sqrt{9-x^2}\,dx = \frac92\arcsin\frac{x}{3} + \frac{x\sqrt{9-x^2}}{2} + C.

Kontroll ved derivasjon (produkt- og kjerneregel) gir 9−x2\sqrt{9-x^2}. ✓ ■\blacksquare

✏️Eksempel 7: x=atan⁡θx=a\tan\theta på en potens

Beregn ∫dx(4+x2)3/2\displaystyle \displaystyle\int\frac{dx}{(4+x^2)^{3/2}}.

 x=2tan⁡θ,dx=2cos⁡2θ dθ,θ∈(−π2,π2) \boxed{\,x=2\tan\theta,\quad dx=\frac{2}{\cos^2\theta}\,d\theta,\quad \theta\in(-\tfrac\pi2,\tfrac\pi2)\,}

Da er 4+x2=4cos⁡2θ\displaystyle 4+x^2 = \frac{4}{\cos^2\theta}, så (4+x2)3/2=8cos⁡3θ\displaystyle (4+x^2)^{3/2} = \frac{8}{\cos^3\theta} (cosinus er positiv i intervallet), og
∫dx(4+x2)3/2=∫cos⁡3θ8⋅2cos⁡2θ dθ=14∫cos⁡θ dθ=sin⁡θ4+C.\int\frac{dx}{(4+x^2)^{3/2}} = \int\frac{\cos^3\theta}{8}\cdot\frac{2}{\cos^2\theta}\,d\theta = \frac14\int\cos\theta\,d\theta = \frac{\sin\theta}{4}+C.

Trekanten for tan⁡θ=x2\displaystyle \tan\theta=\frac x2: kateter xx og 22, hypotenus 4+x2\sqrt{4+x^2}, så sin⁡θ=x4+x2\displaystyle \sin\theta = \frac{x}{\sqrt{4+x^2}}:
∫dx(4+x2)3/2=x44+x2+C. ■\int\frac{dx}{(4+x^2)^{3/2}} = \frac{x}{4\sqrt{4+x^2}}+C.\ \blacksquare

Kjeding: substitusjon → delbrøk

Mange arkivintegraler er rasjonale i forkledning: en substitusjon (typisk u=exu=e^x eller u=xu=\sqrt x) avslører en rasjonal funksjon i uu, som så delbrøkoppspaltes. Kjenningsmerke: eksponentialer eller røtter i både teller og nevner. Begge føringskravene gjelder — boks for substitusjonen, oppsett for delbrøken.

✏️Eksempel 8 (eksamensnivå): kjeden u=exu=e^x → delbrøk

Beregn ∫exe2x+3ex+2 dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{e^x}{e^{2x}+3e^x+2}\,dx.

 u=ex,du=ex dx \boxed{\,u=e^x,\quad du=e^x\,dx\,}

∫ex dxe2x+3ex+2=∫duu2+3u+2=∫du(u+1)(u+2).\int\frac{e^x\,dx}{e^{2x}+3e^x+2} = \int\frac{du}{u^2+3u+2} = \int\frac{du}{(u+1)(u+2)}.

Delbrøk: 1(u+1)(u+2)=Au+1+Bu+2\displaystyle \frac{1}{(u+1)(u+2)} = \frac{A}{u+1}+\frac{B}{u+2}; 1=A(u+2)+B(u+1)1 = A(u+2)+B(u+1); u=−1u=-1: A=1A=1; u=−2u=-2: B=−1B=-1.

∫du(u+1)(u+2)=ln⁡∣u+1∣−ln⁡∣u+2∣+C=ln⁡u+1u+2+C.\int\frac{du}{(u+1)(u+2)} = \ln|u+1|-\ln|u+2|+C = \ln\frac{u+1}{u+2}+C.

Tilbakebytting (u=ex>0u=e^x>0, så absoluttverdier unødvendige):
∫exe2x+3ex+2 dx=ln⁡ex+1ex+2+C. ■\int\frac{e^x}{e^{2x}+3e^x+2}\,dx = \ln\frac{e^x+1}{e^x+2}+C.\ \blacksquare

📝Oppgave 6

Beregn ∫03/29−x2 dx\displaystyle\int_0^{3/2}\sqrt{9-x^2}\,dx ved å bruke antideriverten fra Eksempel 6 — eller direkte med nye θ\theta-grenser.

📝Oppgave 7

Beregn ∫49xx−1 dx\displaystyle \displaystyle\int_4^9\frac{\sqrt x}{x-1}\,dx med substitusjonen u=xu=\sqrt x og delbrøk.

Drilloppgaver

Stigende vanskegrad. Skriv oppsettet og kontroller koeffisientene i alle delbrøkoppgavene.

📝Oppgave 8

Avgjør for hver brøk om den er ekte eller uekte: x+1x2−4\dfrac{x+1}{x^2-4}, x2x2−4\dfrac{x^2}{x^2-4}, x3+1x2+1\dfrac{x^3+1}{x^2+1}.

📝Oppgave 9

Beregn ∫dxx2+16\displaystyle \displaystyle\int\frac{dx}{x^2+16}.

📝Oppgave 10

Beregn ∫01x+7(x+1)(x+4) dx\displaystyle \displaystyle\int_0^1\frac{x+7}{(x+1)(x+4)}\,dx.

📝Oppgave 11

Beregn ∫x3x2+4 dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{x^3}{x^2+4}\,dx.

📝Oppgave 12

Beregn ∫x2+2x+3(x−1)(x2+1) dx\displaystyle \displaystyle\int\frac{x^2+2x+3}{(x-1)(x^2+1)}\,dx.

📝Oppgave 13

Beregn ∫02x216−x2 dx\displaystyle \displaystyle\int_0^2\frac{x^2}{\sqrt{16-x^2}}\,dx.

Repetisjonsoppgaver
Din fremgang
0 / 4 oppgaver
Symbol- og formelliste

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.

Skolesaga er en uavhengig læringsressurs og er ikke tilknyttet eller godkjent av Universitetet i Bergen. Dette er ikke offisielt studiemateriell. Les mer.