Partielle Integration

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Die partielle Integration bietet eine schöne Möglichkeit, Stammfunktionen von Integralen zu bestimmen. Dazu muss man folgende Regel können:

Seien \(f, g\) stetig differenzierbare Funktionen.

\(\displaystyle \int_a^b f'(x)\cdot g(x)\,\mathrm{d}x = \left [f(x)\cdot g(x) \right ]_{a}^{b} - \int_a^b f(x)\cdot g'(x)\,\mathrm{d}x\).

Beispiel

Folgendes Beispiel aus Wikipedia zeigt, wie man das geschickt nutzen kann:

Aufgabe: Berechne \(\int \sin(x) \cdot \cos(x) \,\mathrm{d}x\)

Lösung: Es sei \(f(x) = \cos(x)\) und \(g'(x)= \sin(x)\). Es gilt: \(f'(x) = - \sin(x)\) und \(g(x)= - \cos(x)\).

Durch partielle Integration erhält man: \(\int \sin(x) \cdot \cos(x) \,\mathrm{d}x = -\cos^2(x) - \int \sin(x) \cdot \cos(x) \,\mathrm{d}x.\)

Addiert man auf beiden Seiten der Gleichung das Ausgangsintegral, ergibt sich:

\begin{align} 2 \int \sin(x) \cdot \cos(x) \,\mathrm{d}x &= - \cos^2(x)\\ \Leftrightarrow \int \sin(x) \cdot \cos(x) \,\mathrm{d}x &= -\tfrac12\cos^2(x) \end{align}