Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1Свойства первообразной и неопределенного интег...docx
Скачиваний:
10
Добавлен:
18.09.2019
Размер:
499.58 Кб
Скачать

8Интегрирование рациональных дробей

     Рациональной дробью называется дробь вида  , где P(x) и Q(x) – многочлены. Рациональная дробь называется правильной, если степень многочлена P(x) ниже степени многочлена Q(x); в противном случае дробь называется неправильной.      Пусть необходимо найти интеграл от неправильной рациональной дроби. При помощи деления (по правилу деления многочленов)  неправильную рациональную дробь можно представить в виде суммы целой рациональной функции и правильной рациональной дроби. Например,  .      Затем знаменатель правильной дроби разлагается на множители вида  , а правильная дробь разлагается на сумму элементарных дробей следующим образом:             Пример.  Найти интеграл  .      Решение. Выделим целую часть данной неправильной дроби:       .      Разложим знаменатель на линейные множители по формуле:  , где х1 и х2 – корни квадратного уравнения   то есть  .            откуда получаем систему уравнений, приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях слева и справа       Решая ее, имеем:   значит:  ,      

6. Геометрические приложения определенного интеграла

Площадь фигуры, ограниченной кривыми y=f1(x) и y=f2(x), [f1(x)≤f2(x)] и прямыми х=а и х=b, находится по формуле      П ример. Вычислить площадь фигуры, ограниченной заданными линиями y=–x2y=–x–2.      Решение. Сделаем чертеж.      Найдем абсциссы точек пересечения данных линий:      –x2=–x–2 или x2x–2=0, x1=–1,x2=2.      Значит,                   =–3+1,5+4+2=4,5.      Объем тела, полученного вращением криволинейной трапеции вокруг оси Ох; находится по формуле:  .       Длина кривой, заданной уравнением y=f(x), a ≤xb,выражается следующим образом: 

9Интегрирование простейших дробей.

Задача нахождения неопределенного интеграла дробно рациональной функции сводится к интегрированию простейших дробей. Поэтому рекомендуем для начала ознакомиться с разделом теорииразложение дроби на простейшие. Пример. Найти неопределенный интеграл  . Решение. Так как степень числителя подынтегральной функции равна степени знаменателя, то для начала выделяем целую часть, проводя деление столбиком многочлена на многочлен   Поэтому,  . Разложение полученной правильной рациональной дроби   на простейшие дроби имеет вид  . Следовательно,    Полученный интеграл представляет собой интеграл простейшей дроби третьего типа. Забегая немного вперед, отметим, что взять его можно методом подведения под знак дифференциала. Так как  , то  . Поэтому    Следовательно,    Теперь перейдем к описанию методов интегрирования простейших дробей каждого из четырех типов.

Интегрирование простейших дробей первого типа

Для решения этой задачи идеально подходит метод непосредственного интегрирования   Пример. Найти множество первообразных функции  Решение. Найдем неопределенный интеграл  , используя свойства первообразной, таблицу первообразных и правило интегрирования 

10 Интегрирование иррациональных функций.

Класс иррациональных функций очень широк, поэтому универсального способа их интегрирования просто быть не может. В этой статье попытаемся выделить наиболее характерные виды иррациональных подынтегральных функций и поставить им в соответствие метод интегрирования.

  • Используя метод непосредственного интегрирования, достаточно просто находятся неопределенные интегралы вида  , где p – рациональная дробь, k и b – действительные коэффициенты. Пример. Найти множество первообразных функции  . Решение. Правило интегрирования   и таблица первообразных сразу приводят нас к ответу:   Ответ:  . К началу страницы 

  • Бывают случаи, когда уместно использование метода подведения под знак дифференциала. Например, при нахождении неопределенных интегралов вида  , где p – рациональная дробь. Пример. Найти неопределенный интеграл  . Решение. Не трудно заметить, что  . Следовательно, подводим под знак дифференциала и используем таблицу первообразных:   Ответ:  . К началу страницы 

  • Достаточно часто приходится иметь дело с неопределенными интегралами вида  , где p и q – действительные коэффициенты. В этом случае выделяем полный квадрат под знаком корня: и используем формулу из таблицы неопределенных интегралов  . То есть,   Пример. Найти неопределенный интеграл  . Решение. Для начала вынесем двойку из под знака радикала:   В подкоренном выражении выделяем полный квадрат: Поэтому   Ответ:  . К началу страницы 

  • Аналогично проводится интегрирование иррациональных функций вида  . Пример. Найдите неопределенный интеграл  . Решение. Выделим полный квадрат в выражении под знаком корня:   Пришли к табличному интегралу  , поэтому Ответ:  . К началу страницы 

  • Нахождение множества первообразных иррациональных функций  , где M, N, p иq – действительные коэффициенты, очень схоже с интегрированием простейших дробей третьего типа: выполняется подведение под знак дифференциала, затем выделяется полный квадрат подкоренного выражения и применяются формулы из таблицы первообразных. Разберем пример для наглядности. Пример. Найти множество первообразных функции  . Решение. Так как   и  , то   Поэтому   Ответ:  . К началу страницы 

  • Неопределенные интегралы иррациональных функций вида   находятся методом подстановки. В зависимости от рациональных чисел m, n и p вводят следующие новые переменные:

    1. Если p - целое число, то принимают  , где N - общий знаменатель чисел m и n.

  1. Если   - целое число, то  , где N - знаменатель числа p.

  1. Если   - целое число, то вводят новую переменную  , где N - знаменатель числа p.

Пример. Найти неопределенный интеграл  . Решение.   То есть, m = -1, n = 1 . Так как   - целое число, то вводим новую переменную   (N = 2 – знаменатель числа p). Выражаем х через z:   Выполняем подстановку в исходный интеграл:    Ответ:  . К началу страницы 

11Определение несобственного интеграла по бесконечному промежутку. Пусть функция f(x) определена на полуоси   и интегрируема по любому отрезку [a,b], принадлежащему этой полуоси. Предел интеграла   при   называется несобственным интегралом функции f(x) от a до   и обозначается  Итак, по определению,  . Если этот предел существует и конечен, интеграл   называется сходящимся; если предел не существует или бесконечен, интеграл называется расходящимся.  Примеры: 1.  ; этот предел не существует; следовательно, исследуемый интеграл расходится.  2.   ; следовательно, интеграл сходится и равен  .  Аналогично интегралу с бесконечным верхним пределом интегрирования определяется интеграл в пределах от   до b :   и в пределах от   до  :  . В последнем случае f(x) определена на всей числовой оси, интегрируема по любому отрезку; c - произвольная (собственная) точка числовой оси; интеграл называется сходящимся, если существуют и конечны оба входящих в определение предела. Пользуясь свойством аддитивности определённого интеграла, можно показать, что существование конечных пределов и их сумма не зависят от выбора точки c.  Примеры: 3.  . Интеграл сходится.  4.      следовательно, интеграл сходится и равен  .  Очевидно следующее утверждение, которое мы сформулируем для интеграла с бесконечным верхним пределом:   сходится тогда и только тогда, когда для любого c, удовлетворяющего неравенству c > a, сходится интеграл   (док-во: так как при a < c < b по свойству аддитивности  , и   от b не зависит, то конечный предел при   для интеграла в левой части существует тогда и только тогда, когда существует конечный предел для интеграла в правой части равенства).