Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1791.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.83 Mб
Скачать

4.

1 arctg

x + 2

+C . 5.

2ln(x2 +3x + 4)

18

arctg

2x +3

+C .

5

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x 1

 

 

7

 

 

7

 

 

6.

3 ln

 

x2

x +1

 

+

1

 

 

arctg

+C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы и задания для самопроверки

1.Сформулируйте определение первообразной функции. Докажите теорему о множестве первообразных функций.

2.Сформулируйте понятие неопределенного интеграла. Какие свойства неопределенного интеграла вы знаете?

3.Какие основные методы интегрирования (непосредственное, замена переменной, внесение множителя подИзнак дифференциала, по частям) вы знаете?

4.Какие методы решения интегралов, содержащих квадратный трёхчлен, вы знаете? Д

5.Укажите методы интегрирования некоторых тригонометрических функций. А

6.Что такое универсальная тригонометрическая подстановка и когда она применяется? би

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

 

1

 

 

dx

;

 

dx

 

 

 

;

 

 

 

dx

 

 

;

 

 

 

dx

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

5 x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+16

 

 

 

 

 

x +

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

x

 

+ 2x3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

1+3cos3 x

 

 

 

 

5

 

 

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx ;

(5x

 

 

4x + 6

 

)dx ;

 

cos2 x

 

dx;

 

(3 x)dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

3

 

 

 

 

 

3)

2

5x2 +2x+3

(5x +1)dx ;

 

 

 

 

;

 

 

 

 

dx;

 

 

 

ctgxdx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x

4)

(16x)sin xdx ;

x3 ln xdx ;

 

 

e2x+1 (x 5)dx .

5)

sin 3xsin 2xdx ; cos

2

 

3x

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

Вариант 2

1)

 

 

 

2xdx

 

;

 

dx

;

dx

;

 

 

dx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 +5

5 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 +6

 

 

 

 

x2 + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

+

2)2 dx;(8x3 4x + 3

 

 

 

 

2dx

 

1

 

 

 

 

 

 

2)

 

x

 

)dx;(

 

)dx .

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

(tgx 5)7

ln(x + 6)

dx;

 

 

cos xdx

 

 

; e

2x2

+1

xdx .

3)

 

 

 

 

 

dx;

x + 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2sin x +1

 

 

4)(2x 3)sin 3xdx ; e2x1(x 2)dx ; (x2 2)ln xdx .

5)sin 3xcos 2xdx ; sin2 23xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 3

 

И

 

1)

 

3xdx

 

 

 

;

 

 

 

 

dx

 

 

 

;

 

 

 

 

dx

 

;

 

 

 

 

dx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 +7

 

10 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 1

 

 

 

 

8 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 3

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx;(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

)dx;(2

x +3)3 dx .

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

cos2

 

x

 

 

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

3) .

 

 

 

 

 

 

;53x

 

 

 

+1 xdx;ln

 

 

(x +5)dx;

x dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x +5

 

3

x

4

 

 

 

 

4)

 

 

 

(5x + 6)cos xdx ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

2 + 2)exdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln3x dx ;

 

 

 

 

 

(x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)

sin

cos

 

dx ;

sin

2

2x

dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сdx dx

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 +6

16 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 +

3

 

 

 

 

 

 

7 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

2 + 5

x3

dx;(

 

 

1

 

 

 

 

 

+

 

2

 

)dx;(3

 

5)2 dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + arctg5x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2dx

 

3)

 

 

ln(x +1)

 

dx;

 

dx; xcos(3x

2

5)dx;

.

 

 

 

x +

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + x2

 

 

 

 

 

x3

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)(3 7x)e2xdx; (2x +5)sin xdx;5x ln xdx.

5)sin 27x cos2xdx;sin2 xcos2 xdx.

37

3.ОПРЕДЕЛЁННЫЙ ИНТЕГРАЛ

§1. Определенный интеграл, его свойства и связь

снеопределённым интегралом

Если дана функция f (x), определенная на отрезке [a b;], где

a < b , и

если

 

 

 

 

 

1)

разбить отрезок [a b;] произвольным образом на n частичных

отрезков

длиною

xi

(i = 0,1,2,..., n),

так

что

a= x0 < x1 < x2 <... < xn1 < xn = b ;

2)выбрать в каждом частичном отрезке [xi1; xi ] по одной

произвольной точке с ,с ,...,c ;

 

 

1 2

n

 

3)

вычислить значения функции f (x) в выбранных точках;

 

4)

составить сумму произведений вида

 

 

 

ДИ

,

то она

 

отрезке

[a b;].

 

 

Очевидно, что при различных разбиениях отрезка [a b;] на части

получим бесконечное множество интегральных сумм σn . Таким

образом, для данной функции f (x) и данного отрезка [a b;]

можно

 

 

 

А

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

и

 

 

 

 

составить бесконечное множество интегральных сумм σn , которые

зависят от числа разб

ен й n и от выбора точек деления xi

и точек

ci [xi1; xi ].

При этом оказывается, что

все эти

различные

интегральные

суммы

при неограниченном

возрастании

n

и при

стремлении к Снулю наибольшей из длин частичных отрезков имеют общий предел.

Определение. Если при любой последовательности разбиений

отрезка, [a b;] таких, что λ = max xi 0 (n → ∞), при любом выборе

точек

ci [xi1; xi ] интегральная сумма

n

 

 

σn = ∑ f (ci )xi стремится к

 

 

i=1

 

f (ci )∆xi = A ,

одному и тому же конечному числу A:limσn

= lim

 

 

λ0

λ0

n=1

то число A называется определенным интегралом от функции f (x)

b

на отрезке [a b;] и обозначается f (x)dx .

a

38

Итак, по определению,

b

 

n

f (x)dx = lim

f (ci )xi .

 

a

λ0

i=1

Числа

a

и b называются

пределами

интегрирования:

a нижним,

b верхним.

Отрезок

[a b;] называется отрезком

интегрирования.

Функция

f (x)

называется

подынтегральной

функцией, а переменная x переменной интегрирования.

 

Свойства определенного интеграла

1.

Интеграл от алгебраической суммы функций равен

алгебраической сумме интегралов от всех слагаемых:

 

b

 

 

 

 

b

 

b

 

[f

(x)± g(x)]dx = f (x)dx ± g(x)dx .

 

a

 

 

 

 

a

 

a

2.

При перестановке пределов интегрирования меняется знак

интеграла:

b

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx .

 

 

f (x)dx = −f

 

 

a

 

 

 

b

И

3.

Интеграл с одинаковыми пределами равен нулю:

 

 

 

 

 

b

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)dx =

0 .

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

4.

 

 

 

А b

b

Если f (x)g(x) при всех x [a;b], то f (x)dx g(x)dx .

5.

 

б

 

a

a

Если m f (x)M при всех x из промежутка [a b;], то

 

и b

 

 

 

 

 

m(b a)f

(x)dx M (b a).

 

 

 

 

 

a

 

 

 

6.

ОтрезокСинтегрирования можно разбивать на части:

 

b

 

c

 

 

b

(x)dx , с (a,b).

 

f (x)dx = f (x)dx + f

 

a

 

a

 

 

c

 

 

7.

Постоянный множитель можно выносить за знак интеграла:

 

b

 

 

b

 

 

 

 

 

kf (x)dx = kf (x)dx ( k постоянная).

 

a

 

 

a

 

 

 

 

Для вычисления определённого интеграла, когда можно найти

соответствующий неопределённый интеграл,

применяется формула

Ньютона – Лейбница

39

b

 

 

 

 

 

 

 

f (x)dx = F(x)

 

b

= F(b) F(a).

 

a

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

4

4x +

 

x

Пример 1. Вычислить

1

 

 

2

 

dx.

1

 

 

 

 

 

 

Решение. Используя свойства 1 и 7, представим определенный интеграл в виде суммы трех более простых интегралов, к каждому из которых применим формулу Ньютона – Лейбница

4

 

 

 

3

 

x

 

 

4

 

4

 

3

4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14x +

 

 

2

 

 

dx =

dx 4x dx +

2

x2 dx =

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= x|

4

4

x2

|

4

+

3 x2+1

|

4

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

+1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

12 )

3 3

= 3 30 +7 = −20.

= x|14 2x2|14 + x2 |14 = (4 1)2(42

+

42 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

x

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

Пример 2. Вычислить (1+e4 )dx .

0

Решение. Преобразуем выражение под знаком дифференциала,

затем разложим интеграл на сумму интегралов и применим формулу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

Ньютона – Лейбница

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

x

4

 

 

 

 

 

4

 

x

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+e

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 4 + 4e 4 = 4e .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)dx = ∫dx + 4бe d = (x + 4e )

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 3. Вычислить (3x2 +

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

)dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 +1

ln 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Разложим определенный интеграл на сумму

табличных интегралов и получим следующее:

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

1

 

 

 

2x

 

 

 

 

1 2

 

 

1

 

 

dx

 

 

 

 

 

1

1

 

x

 

(3x

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

)dx

= 3x

dx

+ ∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

dx =

 

 

x2 +1

 

ln 2

x2 +1

ln 2

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

0

 

 

π

= (x

3

+arctg x

2

x

)

 

1

=1+arctg1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

arctg 0 2 +

 

= 4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

Пример 4. Вычислить 4sin 2xdx.

0

Решение. Преобразуем дифференциал и воспользуемся таблицей интегралов и формулой Ньютона Лейбница

40

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]