
- •Федеральное агентство связи
- •Сборник практических занятий
- •Практическое занятие №17
- •Вычислить неопределенные интегралы методом замены переменной
- •Вычислить неопределенные интегралы методом интегрирования по частям
- •Понятие неопределенного интеграла
- •Свойства неопределенного интеграла:
- •Методы интегрирования
- •1. Непосредственное интегрирование
- •2. Метод замены переменной (метод подстановки)
- •Практическое занятие №18
- •Интегрирование функций, содержащих квадратный трехчлен
- •Интегрирование рациональных дробей
- •Практическое занятие №19
- •Вычисление интегралов от иррациональных функций
- •Вычисление интеграла вида где n- натуральное число
- •Интегрирование некоторых тригонометрических функций
- •Практическое занятие №20
- •Свойства определенного интеграла
- •Замена переменной в определенном интеграле
- •Интегрирование по частям в определенном интеграле
- •Практическое занятие №21
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вычисление площадей плоских фигур с помощью определенного интеграла
- •Вычисление объема тела вращения
- •Приложения определенного интеграла к решению физических задач
- •Задача о нахождении пути, пройденного точкой
- •Задача о нахождении работы переменной силы
- •Практическое занятие №22
- •Вычислить пределы функций
- •Найти области определения функций и построить их на плоскости
- •Понятие функции нескольких переменных
- •Практическое занятие №23
- •Найти частные производные от функций
- •Найти полные дифференциалы функций
- •Доказать равенства
- •Производные функций нескольких переменных
- •Полное приращение и полный дифференциал
- •Практическое занятие №24
- •Вычислить двойные интегралы по указанным прямоугольникам d:
- •Вычислить двойные интегралы по областям g, ограниченным линиями
- •Двойные интегралы
- •Вычисление двойного интеграла
- •Случай прямоугольной области
- •Случай криволинейной области
- •Практическое занятие №25
- •Геометрические приложения двойных интегралов
- •1) Вычисление площадей в декартовых координатах
- •Практическое занятие №26
- •Найти общее решение дифференциальных уравнений
- •Найти частные решения дифференциальных уравнений, удовлетворяющих начальным условиям:
- •Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными
- •Практическое занятие №27
- •Найти общее решение дифференциальных уравнений
- •Найти частные решения дифференциальных уравнений, удовлетворяющих начальным условиям:
- •Однородные уравнения
- •Линейные уравнения
- •Линейные однородные дифференциальные уравнения
- •Линейные неоднородные дифференциальные уравнения
- •Метод Бернулли
- •Практическое занятие №28
- •Найти общее решение уравнений
- •Найти частное решение уравнений
- •Дифференциальные уравнения высших порядков
- •Уравнения, допускающие понижение порядка
- •Линейные однородные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами
- •Практическое занятие №29
- •Доказать расходимость рядов, используя следствие из необходимого признака сходимости
- •Пользуясь признаком сравнения, исследовать на сходимость ряды
- •Исследовать ряды на сходимость, используя признак Даламбера
- •Исследовать ряды на сходимость, используя радикальный признак Коши
- •Исследовать на абсолютную и условную сходимость ряды
- •Понятие числового ряда
- •Примеры рядов
- •Свойства рядов
- •Необходимое условие сходимости ряда
- •Признак сравнения рядов с неотрицательными членами
- •Признак Даламбера
- •Признак Коши (радикальный признак)
- •Интегральный признак Коши
- •Знакочередующиеся ряды
- •Признак Лейбница
- •Абсолютная и условная сходимость рядов
- •Признаки Даламбера и Коши для знакопеременных рядов
- •Практическое занятие №30
- •Найти области сходимости степенных рядов
- •Разложить в ряд Маклорена функции
- •Степенные ряды
- •Разложение функций в степенные ряды
- •Формула Маклорена
- •Представление некоторых элементарных функций по формуле Маклорена
Понятие неопределенного интеграла
Функция F(x) называется первообразной от функции f(x) на отрезке [a;b], если во всех точках этого отрезка выполняется равенство: F′(x) = f(x).
Если функция F(x) является первообразной для функции f(x), то выражение F(x) + C называется неопределенным интегралом от функции f(x) и обозначается: ∫ f(x)dx.
Свойства неопределенного интеграла:
1) Производная от неопределенного интеграла равна подынтегральной функции, т.е.
( f(x)dx)′ = f(x)
2) Постоянный множитель можно выносить за знак интеграла, т.е.
a∙f(x)dx=a∙ f(x)dx (a=const)
3) Интеграл от суммы (или разности) двух функций равен сумме (или разности) интегралов от этих функций, т.е.
(f(x) ±g(x))dx = f(x)dx ± g(x)dx.
Таблица основных интегралов
, (n ≠ -1)
tg x + C
-ctg x+ C
∫ tg x dx = -
∫ ctg x dx =
arctg x +C
arctg
arcsin x + C
arcsin
19.
Методы интегрирования
1. Непосредственное интегрирование
Этот способ интегрирования предполагает такое преобразование подынтегральной функции, которое позволило бы использовать для решения табличные интегралы.
Пример 1.
Решение. Для вычисления интеграла сначала воспользовались 2 и 3 свойствами неопределенного интеграла, а затем применили 4, 1 и 10 табличные интегралы.
Пример 2.
.
Пример 3.
.
2. Метод замены переменной (метод подстановки)
Этот метод является одним из наиболее эффективных и распространенных приемов интегрирования, позволяющих во многих случаях упростить вычисление интеграла. Суть этого метода состоит в том, что путем введения новой переменной интегрирования заданный интеграл сводится к новому интегралу, который легко вычисляется непосредственным интегрированием.
Пример 4. Вычислить: ∫ (2x +3)5dx
Решение.
Введем новую переменную t
= 2x
+ 3, тогда dt
= t′
∙ dx
= (2x
+3)′ ∙dx
= 2dx,
откуда dx
=
.
Подставим новую переменную в интеграл
(вместо выражения 2x
+ 3 подставим
t,
вместо dx
подставим
):
∫(2x
+3)5dx
= ∫ t5
∙
=
∙∫
t5
dt
=
.
Далее нужно вернуться к первоначальной переменной. Для этого сделаем обратную замену (вместо t подставим выражение 2x +3) и получим окончательный ответ:
∫(2x
+3)5dx
=
=
(2x
+3)6
+ С.
Пример
5. Вычислить:
Решение.
Введем новую
переменную t
= 5+ex,
dt
= (5+ex)′∙dx
= ex∙dx,
dx
=
.
Подставим новую переменную в интеграл:
=
=
=
=
=
-
3. Интегрирование по частям
Этот
метод применяется, когда подынтегральная
функция имеет вид:
,
где
- это многочлен степени п,
а
является показательной, тригонометрической,
обратной тригонометрической или
логарифмической функцией. Формула
метода:
,
где u и dv выбираются в соответствии с правилами:
1. Если
- показательная или тригонометрическая
функция (т.е. имеем интегралы вида
,
,
),
то для того чтобы найти эти интегралы,
нужно сделать замену
и применить формулу интегрирования по
частям.
2. Если
- логарифмическая или обратная
тригонометрическая функция (т.е. имеем
интегралы вида
,
,
,
,
)
то для того, чтобы найти эти интегралы
нужно сделать замену:
,
.
3. Интегралы вида
,
(a, b — числа) вычисляются
двукратным интегрированием по частям.
Пример 6. Вычислить
.
Решение. Данный интеграл относится
к 1 типу. Положим
,
;
тогда
,
.
Подставим в формулу интегрирования по
частям:
.
Пример 7. Вычислить
Решение. Данный интеграл относится ко 2 типу. Выполним замену:
,
,
,
=
Пример 8. Вычислить
Решение. Данный интеграл относится к 1 типу. Выполним замену:
,
,
,
=
(Получили
интеграл, который решается интегрированием
по частям. Выполним замену еще раз:
,
,
,
и подставим ее в интеграл)
.
Пример
9. Вычислить
Видно, что в результате повторного применения интегрирования по частям функцию не удалось упростить к табличному виду. Однако последний полученный интеграл ничем не отличается от исходного. Поэтому перенесем его в левую часть равенства.