Hallo!
ich suche eine Stammfunktion der Funktion f(x)=1/(ax^3+bx^2+cx+d)^0,5
man kann die Funktion unter der Wurzel durch px^3+qx+g durch kubische Ergänzung vereinfachen vielleicht könnte man dann mit cosx substituieren.
Vielen Dank für eure Hilfe!
Herr Krämer
Hallo Herr Krämer,
Stammfunktion der Funktion
f(x)=1/(ax^3+bx^2+cx+d)^0,5
Bronstein sagt dazu: Integrale dieser Form „lassen sich nur in ganz speziellen Fällen durch elementatre Funktionen ausdrücken. Man bezeichnet sie als elliptische Integrale. Durch eine Reihe von Substitutionen läßt sich jedes dieser Integrale auf die elliptischen Integrale erster, zweiter, bzw. dritter Gattung (…) zurückführen.“
Es gibt also durchaus einen Grund, warum bislang keine Antwort kam: Das geht nicht.
Viele Grüße
Stefan
Hallo, danke für die Antwort!
Wenn ich dich richtig verstanden habe, ist es also auch nicht möglich, das Integral von 1/(cos(a-z)-cosa)^0,5, in das das Integral von 1/(ax^3 plus bx^2 plus cx plus d)^0,5 durch eine geeignete Substitution umgewandelt werden kann, durch eine Funktion auszudrücken ?
Herr Krämer
Hallo nochmal,
Integral von 1/(cos(a-z)-cosa)^0,5, in das das
Integral von 1/(ax^3 plus bx^2 plus cx plus d)^0,5
das habe ich jetzt nicht nachgerechnet. Natürlich lässt sich da alles mögliche durch Substitution in alles mögliche andere umwandeln, aber das enthält dann auch immer noch das Integralzeichen.
Die elliptischen Integrale in der Legendreschen Normalform lauten:
Integral von d_phi/(1-k^2*sin(phi)^2)^0,5
Integral von (1-k^2*sin(phi)^2)^0,5 * d_phi
Integral von d_phi/((1+h*sin(phi)^2)*(^-k^2*sin(phi)^2)^0,5)
Wenn Du Deine Integrale auf diese Form bringst, dann sollten sie zumindest numerisch auswertbar sein, da diese Integrale in dieser Form tabelliert vorliegen.
Viele Grüße
Stefan
Hallo,
ich habe das ganze mal mit der SymbolicMath Toolbox von Matlab (Studentenversion) berechnen lassen. das Ergebnis ist:
2/3*i*(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3))*(-3*i*(x+1/12/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)-1/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+1/3*b/a+1/2*i*3^(1/2)*(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)))*3^(1/2)/(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)))^(1/2)*((x-1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+1/3*b/a)/(-1/4/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)-1/2*i*3^(1/2)*(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3))))^(1/2)*(i*(x+1/12/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)-1/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+1/3*b/a-1/2*i*3^(1/2)*(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)))*3^(1/2)/(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)))^(1/2)/(a*x^3+b*x^2+c*x+d)^(1/2)*EllipticF(1/3*(-3*i*(x+1/12/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)-1/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+1/3*b/a+1/2*i*3^(1/2)*(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)))*3^(1/2)/(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)))^(1/2),(-i*3^(1/2)*(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3))/(-1/4/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)-1/2*i*3^(1/2)*(1/6/a*(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3)+2/3*(3*c*a-b^2)/a/(36*c*b*a-108*d*a^2-8*b^3+12*3^(1/2)*(4*c^3*a-c^2*b^2-18*c*b*a*d+27*d^2*a^2+4*d*b^3)^(1/2)*a)^(1/3))))^(1/2))
dabei ist:
EllipticF - das unvollständige elliptische Integral der ersten Art, das wird aber in der Stundetenversion nicht weiter ausgewertet.
Also ein Fall für die Vollversion von Matlab oder Mathematica.
Gruss Albert
Aha, Okay, Vielen Dank!
Hallo Albert,
mit solchen Programmen hatte ich auch mal gearbeitet, als ich schwierige Integrale lösen musste. Hättest Du in einer Schulaufgabe ein Ergebnis in der obigen Form hingeschrieben, dann wäre die Rechnung nicht vollständig. Man sollte hier noch weiter vereinfachen, was Programme die symbolisch rechnen unbedingt können sollten.
Bei der Arbeit mit solchen Programmen hatte ich dann auch mal festgestellt, dass das Programm in bestimmten Fällen einen Vorzeichenfehler macht. Wenn ich von Hand rechne mache ich da natürlich auch Fehler, aber das sind dann völlig andere Fehler. Mit dieser Erfahrung hatte ich dann ein Qualitätskriterium: Wenn per Programm und per Handrechnung das selbe Ergebnis herauskommt, dann halte ich meine eigene Rechenrei für fehlerfrei.
Hast Du das Ergebnis in lesbarerer Form? Jetzt interessierts mich.
Viele Grüße
Stefan