Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

zanyatie_KhT_3_10aprelya

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
11.02.2021
Размер:
47 Кб
Скачать
☆

Занятие по математике для группы 1ХТ-19Д: 10 апреля

0.1Интегрирование тригонометрических выражений

∫ ∫ ∫

1. Интегралы вида sin x cos x dx; sin x sin x dx; cos x cos x dx; в которых подын-

тегральное выражение есть произведение двух тригонометрических функций, вычисляются с помощью следующих равенств

sin x cos x =

1

 

( sin ( + ) + sin ( ));

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

sin x sin x =

1

 

 

( cos ( ) cos ( + ));

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

cos x cos x =

1

( cos ( ) + cos ( + ));

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

заменяющих произведение тригонометрических функций на сумму.

 

Пример.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

∫ sin 3x sin 5x dx = ∫

 

( cos (3x 5x) cos (3x + 5x)) dx =

 

∫

cos 2x cos 8x dx =

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

sin 2x

 

 

sin 8x + c:

 

 

 

2. Интегралы вида ∫

 

 

4

16

 

 

 

R(sin x; cos x) dx; где R – рациональная функция двух переменных:

R(u; v) =

 

P (u; v)

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q(u; v)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∑

 

 

 

P (u; v) =

 

ai;kuivk;

Q(u; v) =

aj;suj vs:

 

 

 

 

i;k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j;s=1

 

 

 

Ниже приведены три частных случая для интегралов этого типа и соответствующей замены переменной, после которой интеграл преобразуется в интеграл от рациональной

функции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I случай. Пусть

R( sin x; cos x) R(sin x; cos x); то есть R нечётна по первому аргу-

 

 

полагаем t = cos x:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

менту, тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin3 x

dx =

 

 

 

sin2 x d(cos x)

= [t = cos x] =

 

 

 

 

1 t2

dt =

 

1

 

1

dt =

 

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

∫

 

∫ t2

 

Пример. ∫ cos4 x

 

 

 

 

 

cos4 x

 

 

 

 

 

 

 

 

t4

t4

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

+

 

+ c =

 

 

 

 

 

 

+ c:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

3t3

 

3 cos3 x

cos x

 

 

 

 

 

 

II случай. Пусть

R(sin x; cos x) R(sin x; cos x); то есть R нечётна по второму ар-

 

 

 

полагаем t = sin x:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гументу, тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример.∫

 

 

sin 2x

dx = ∫

 

2 sin x cos x

 

 

∫

sin x d(sin x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx = 2

 

 

 

 

= [t = sin x] =

 

 

 

1 + sin x

 

 

 

1 + sin x

 

1 + sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t = tg x2 :

 

 

 

∫

t dt

∫

1

 

 

 

 

2 ln jt + 1j + c = 2 sin x ln(sin x + 1)2 + c:

= 2

 

 

 

= 2

1

 

 

dt = 2t

1 + t

t + 1

 

III случай. Пусть

R( sin x; cos x) R(sin x; cos x), тогда полагаем t = tg x или t =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ctg x:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример.∫

 

 

dx

 

 

= ∫

(tg x)

 

 

 

∫

 

 

dt

 

 

 

= ∫

(1 + t2)2

 

 

 

 

d

= [t = tg x] =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt =

sin4 x cos2 x

sin4 x

 

1

 

 

1

)

2

 

t4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

2

 

1

 

(

 

1+t

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ctg3 x + c:

 

=

 

 

2

 

+ t + c = tg x

 

 

 

 

 

+ c = tg x

2 ctg x

 

 

3t3

t

tg x

 

3 tg3 x

3

IV Универсальная подстановка.

Если интеграл от дроби R(sin x; cos x) не относится к одному из описанных случаев, то подынтегральную функцию можно привести к рациональной с помощью универсальной подстановки

Пример.

∫

 

 

 

 

 

t = tg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

x = 2 arctg t

 

 

 

 

2

 

dt

 

 

 

2dt

 

 

 

 

1+t2

 

 

 

 

 

 

dx =

 

2

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

=

 

 

1+t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t

 

 

2

 

1 + sin x + cos x

 

 

 

 

 

 

2t

 

 

1 +

 

 

+

1 t2

 

 

2t + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

sin x =

 

1+t2

 

∫

1+t

 

1+t

∫

 

 

 

 

 

 

 

1

 

t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x =

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ c = ln tg

x

 

 

 

 

 

 

 

t + 1 = ln jt + 1j

2 + 1 + c:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Задания для аудиторной работы.

Найти интегралы:

∫

1: sin 10x sin 15x dx:

4: ∫

cos x cos2 3x dx:

 

7: ∫

cos3 x dx :

 

 

 

10: ∫

 

dx

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg x cos 2x

 

13: ∫

 

sin2 x dx

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

1 tg x

 

 

 

16: ∫

 

cos x dx

 

 

:

 

 

 

 

sin3 x cos3 x

19: ∫

tg3 x dx:

 

 

 

∫

2: cos x2 cos x3 dx:

∫

5: sin x sin 2x sin 3x dx:

∫

8: sin5 x dx:

11: ∫

dx

 

 

:

 

1 + tg x

 

14: ∫

dx

:

 

(sin x + 2 sec x)2

∫p

 

tg x

17:

 

dx :

sin x cos x

Домашнее задание.

3: ∫

 

 

 

x

 

2x

 

 

sin

 

 

 

sin

 

 

 

 

dx:

 

 

3

 

3

 

 

 

 

6: ∫

 

 

 

 

x

 

 

x

 

 

cos

 

 

cos

 

 

 

dx:

 

 

2

3

 

 

9: ∫

 

 

 

 

 

 

dx

:

 

 

 

 

 

 

 

(sin x + cos x)2

 

12: ∫

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 + 4 cos x

 

 

15: ∫

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

:

 

 

 

 

 

4 3 cos2 x + 5 sin2 x

∫ p

18: 1 + sin x dx:

Найти интегралы.

∫

1: sin x sin 3x dx:

∫

4: cos x cos 2x cos 3x dx:

7: ∫ sin3 x dx : cos x

10: ∫

dx

:

sin x + cos x

∫

2:

∫

5:

∫

8:

∫

11:

cos 2x cos 3x dx:

cosdxx :

cos3 x dx: sin4 x

2 sin x dx :

2 + cos x

∫

3: cos x sin 3x dx:

∫

6: 1 sin x dx: cos x

∫

dx

9: cos4 x :

3