
- •Интегральное исчисление функции одной переменной неопределенный интеграл
- •Первообразная функция и её свойства
- •Понятие неопределённого интеграла
- •Свойства неопределённого интеграла
- •Методы интегрирования
- •Непосредственное интегрирование
- •Интегрирование подстановкой
- •Интегрирование по частям
- •Интегрирование рациональных дробей Разложение рациональной дроби на сумму простых дробей
- •Интегрирование простых дробей
- •Интегрирование тригонометрических выражений
- •Интегрирование некоторых видов иррациональных выражений
- •Определённый интеграл
- •Задача, приводящая к определённому интегралу
- •Геометрический смысл определённого интеграла
- •Свойства определённого интеграла
- •Вычисление определенного интеграла. Формула Ньютона–Лейбница Интеграл с переменным верхним и постоянным нижним пределами и его свойства
- •Формула Ньютона–Лейбница
- •Методы интегрирования определённого интеграла Замена переменной в определённом интеграле
- •Интегрирование по частям в определённом интеграле
Интегрирование простых дробей
Задача интегрирования рациональной дроби сводится к умению интегрирования только правильных рациональных дробей, так как интегрирование целой части дроби (многочлена) – задача не сложная. Если решена задача разложения правильной дроби на сумму простых дробей, то дальше надо уметь интегрировать простые дроби. Покажем, как интегрировать простые дроби (четыре типа).
I
тип.
II
тип.
III
тип.
Интегрирование дроби IV типа проводится аналогично интегрированию дроби III типа.
Пример 22. Найти интеграл от дроби III типа:
(D = 16 – 52 < 0 дробь III типа)
.
Ответ:
.
Пример 23. Найти интеграл от дроби IV типа:
Ответ:
.
Итак, любая рациональная дробь интегрируема. Для этого необходимо выполнить следующие шаги:
1) Выделить целую часть дроби, если дробь является неправильной, т.е. представить в виде:
,
где Tm–n(x) и Rr(x) – многочлены степени m–n и r соответственно (причём r < n).
2) Разложить
правильную рациональную дробь
на сумму простых дробей.
3) Вычислить интегралы от многочлена Tm–n(x) и каждой из простых дробей, полученных на шаге 2).
Пример 24. Найти
интеграл
1) Дробь
– неправильная рациональная дробь.
Выделим её целую часть:
Поэтому можно записать:
.
2) Полученную
правильную дробь
разложим на сумму простых дробей:
Отсюда следует:
.
Значит, подынтегральную рациональную дробь можем представить в виде:
.
3) Найдём интеграл:
Ответ:
Интегрирование тригонометрических выражений
1) Интеграл
вида
а) Если n – чётное число и m – чётное, то подынтегральное выражение преобразуют с помощью формул:
,
б) Если одно из чисел m или n – нечётное, то выполняют замену:
t = sin x, если n – нечётное;
t = cos x, если m – нечётное.
Эта замена приводит к интегрированию степенных интегралов или рациональных дробей.
в) Если оба числа m и n – нечётные, то интеграл берется как в случае замены:
t = sin x, так и t = cos x.
Пример 25. Вычислить интеграл:
Ответ:
Пример 26. Вычислить интеграл:
Ответ:
Пример 27. Вычислить интеграл:
Ответ:
2) Интегралы вида:
;
;
где
Такие интегралы находят после предварительного применения формул:
Пример 28. Вычислить интеграл:
Ответ:
3) Интеграл вида:
, где f(u;v)
– рациональная функция двух переменных.
Такие интегралы приводятся к интегралам от рациональной дроби с помощью замены:
;
;
;
.
Пример 29. Вычислить интеграл:
.
Ответ:
.
4) Интегралы
вида:
,
где f(u;v)
– рациональная функция двух переменных.
Такие интегралы находят сведением к интегралу от рациональной дроби с помощью замены:
;
Пример 30. Вычислить интеграл:
Ответ:
5) Интегралы
вида:
;
,
где
.
Такие интегралы находят после предварительного применения формул:
;
или с помощью замены:
;
или
.
Пример 31. Вычислить интеграл:
Ответ: