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Игнатьев_Майорова_МА_1часть

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a2 ¡ x2 = a cos t;

4.5.5. tRIGONOMETRI^ESKIE PODSTANOWKI

dLQ PODINTEGRALXNYH WYRAVENIJ, SODERVA]IH RADIKALY pa2 ¡ x2; px2 + a2; px2 ¡ a2

(A TAKVE KWADRATY \TIH RADIKALOW a2 ¡ x2, x2 ¨ a2), ^ASTO UDOBNY SLEDU@]IE PODSTANOWKI:

DLQ SLU^AQ

p

 

PODSTANOWKA

x = a sin t;

a2 ¡ x2

DLQ SLU^AQ

p

x2 + a2

PODSTANOWKA

x = a tg t;

DLQ SLU^AQ

p

 

PODSTANOWKA

x = a= cos t:

x2 ¡ a2

pRIMER 1. wY^ISLITX INTEGRAL: Z pa2 ¡ x2 dx.

pOLAGAQ x = a sin t, POLU^AEM:

p

dx = a cos t dt:

sLEDOWATELXNO,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

1

Z pa2 ¡ x2 dx = a2

Z

cos2 t dt =

 

(t +

 

sin 2t) + C:

2

2

wOZWRA]AQSX K PEREMENNOJ x, NAHODIM:

 

 

 

 

 

 

1

 

sin 2t = sin t cos t =

xp

 

 

 

t = arcsin

x

;

 

 

a2 ¡ x2

:

 

2

 

 

a2

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

oKON^ATELXNO:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z pa2 ¡ x2 dx =

 

 

arcsin

 

 

+

 

pa2 ¡ x2 + C:

 

 

2

a

2

 

pRIMER 2. wY^ISLITX: Z

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 + a2)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pOLAGAQ x = a tg t, POLU^AEM:

 

x2 + a2 = a2(tg2

+ 1) =

a2

dx =

a dt

 

 

 

;

 

:

 

cos2 t

cos2 t

sLEDOWATELXNO,

= a2

Z

cos2 t dt = a2

(t + 2 sin 2t) + C:

Z

(x2 + a2)2

 

 

dx

1

 

 

1

1

 

 

101

wOZWRA]AQSX K PEREMENNOJ x, NAHODIM:

 

t = arctg

x

;

 

 

 

1

 

sin 2t = sin t cos t =

ax

:

 

a

 

2

a2 + x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

oKON^ATELXNO:

(x2 + a2)2

 

= 2a2

µarctg a

+ a2 + x2

+ C:

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

1

 

 

x

 

ax

 

 

 

pRIMER 3. wY^ISLITX: Z

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

xp

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 ¡ a2

 

 

 

 

 

 

 

pOLAGAQ x =

 

a

 

, POLU^AEM:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

= a tg t;

dx = a tg t

dt

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

x

¡ a

 

:

 

 

 

 

 

cos t

 

sLEDOWATELXNO,

Zxpxdx2 ¡ a2 = a1 Z dt = a1t + C = a1 arccos xa + C:

4.5.6.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ

cELX PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ | OTRABOTKA NAWYKOW WY^ISLENIQ INTEGRALOW.

1: Z

 

p

1x4

 

dx:

2: Z

p4dx+ x23 dx:

 

 

+ x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3: Z

 

p

9x¡6 x

 

 

 

4: Z

 

 

 

 

 

 

9:

 

 

 

 

dx:

x2px2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx ¡

 

 

 

 

 

 

5: Z

x2p4 ¡ x2 dx:

6: Z

xp

 

:

 

 

 

 

 

 

x2 ¡ 4

+ 2x:

7: Z

 

(x2dx 4)5 :

8: Z

(x + 1)2px2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9: Z

 

 

 

 

 

10: Z

 

x¡4

2

 

dx:

 

 

 

(3 + x2)3 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

p1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

102

4.6.wOPROSY DLQ SAMOKONTROLQ

1.~TO NAZYWAETSQ PERWOOBRAZNOJ FUNKCII, NEOPREDELENNYM INTEGRALOM FUNKCII?

2.pERE^ISLITX OSNOWNYE SWOJSTWA NEOPREDELENNOGO INTEGRALA I INTEGRALY OT OSNOWNYH \LEMENTARNYH FUNKCIJ.

3.pERE^ISLITX OSNOWNYE METODY INTEGRIROWANIQ. w ^EM SUTX KAVDOGO METODA?

4.kAKAQ DROBNO-RACIONALXNAQ FUNKCIQ NAZYWAETSQ PRAWILXNOJ, A KAKAQ NEPRAWILXNOJ? oB_QSNITE METOD DELENIQ MNOGO^LENA NA MNOGO^LEN STOLBIKOM.

5.w ^EM SOSTOIT METOD INTEGRIROWANIQ RACIONALXNYH FUNKCIJ?

6.pERE^ISLITX ZAMENY PEREMENNYH, KOTORYE ISPOLXZU@TSQ ^A]E WSEGO PRI INTEGRIROWANII TRIGONOMETRI^ESKIH WYRAVENIJ. kAKIE IZ NIH NAIBOLEE \FFEKTIWNY I W KAKIH SLU^AQH?

7.pERE^ISLITX ZAMENY I USLOWIQ ISPOLXZOWANIQ ZAMEN PEREMENNYH, PRIMENQEMYH PRI WY^ISLENII INTEGRALOW, SODERVA]IH PROSTYE RADIKALY.

8.pERE^ISLITX TRIGONOMETRI^ESKIE ZAMENY PEREMENNYH I USLOWIQ IH ISPOLXZOWANIQ PRI WY^ISLENII INTEGRALOW, SODERVA]IH KWADRATI^NYE IRRACIONALXNOSTI.

4.7.kONTROLXNYE ZADANIQ

wY^ISLITX:

2: Z

 

 

1: Z

sin3 x cos2 x dx:

cos3 x sin5 x dx:

3: Z (1 + 2 cos x)2 dx:

4: Z

sin 2x:

 

 

 

 

dx

103

5: Z

 

 

dx

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos(x=3)

dx:

 

 

7: Z

 

sin sin 2x

 

 

 

 

 

x + cos x

 

 

 

 

 

9: Z

 

sin5 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

cos3 x

 

 

 

 

 

11: Z

tg x dx

 

 

 

 

 

 

 

 

13: Z

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 sin2 x + 5 cos2 x:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

15: Z

8

 

4 sin x + 7 cos x:

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

2¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17: Z

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

ee2x¡+21 dx (t = ex):

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

19: Z

 

ex + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx:

 

 

 

 

 

 

ex

 

1

 

 

 

 

 

21: Z

 

cos¡2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dxdx

 

 

 

 

 

 

cos4 x

 

 

 

 

 

23: Z

 

 

 

:

 

 

cos x + 2 sin x + 3

 

25: Z

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ctg x dx

 

 

 

 

 

 

 

 

Z3x3 + x2

27: x2 + 6x + 10 dx:

29: Z (5x + 3)px2 + 3x + 5 dx:

31: Z p2x2 + 4x + 1 dx:

6: Z

 

sin 9x:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8: Z

 

cos3 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

sin5 x

10: Z

tg x dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12:

Z

 

 

dx

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

sin x + cos x

 

 

 

 

14: Z

 

sin2 x ¡dx5 sin x cos x:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

16: Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

(sin x + cos x)2

18: Z

 

e3x dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ex + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20: Z

 

 

3x + 2ex

 

e

dx:

 

e2x + ex + 1

22: Z

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos4 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ tg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24: Z

 

1

 

 

dx:

 

sin 2x

 

26: Z

 

1 + 3 sin2 x:

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28: Z

 

5e2x

3ex

 

¡

 

e2x

dx:

 

ex + 4

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30:

Z

(1 ¡ 2x)p

3x2 + 8x

dx:

32:

Z

p

 

dx:

3 + 2x ¡ x2

104

spisok literatury

1.bERMAN g.n. sBORNIK ZADA^ PO MATEMATI^ESKOMU ANALIZU. m.:nAUKA, 1972. 416 S.

2.zADA^I I UPRAVNENIQ PO MATEMATI^ESKOMU ANALIZU/pOD RED. b.p. dEMIDOWI^A. m.:nAUKA, 1970. 472 S.

3.iGNATXEW w.n., hAJRULLINA a.m. mATEMATI^ESKIJ ANALIZ: u^EB. POSOBIE. iZD-WO kAZAN. GOS. TEHN. UN-TA,1998. 56 S.

4.iLXIN w. a., pOZDNQK |.g. oSNOWY MATEMATI^ESKOGO ANALIZA. m.:nA-

UKA, 1982. ~.1. 616 S.

5.kUDRQWCEW l.d. kURS MATEMATI^ESKOGO ANALIZA. m.: wYS[AQ [KOLA, 1973. t.1, 614 S.

6.kUZNECOW l. a. sBORNIK ZADANIJ PO WYS[EJ MATEMATIKE (TIPOWYE RAS^ETY). m.: wYS[AQ [KOLA, 1998. 175 S.

7.pISKUNOW n.s. dIFFERENCIALXNOE I INTEGRALXNOE IS^ISLENIQ. m.:nAUKA, 1978, t.1, 456 S.

8.sBORNIK ZADA^ PO MATEMATIKE DLQ wtuzOW (POD RED. a. w. eFIMOWA, b. p. dEMIDOWI^A). m.: nAUKA, 1986. t.1, 464 S.

9.{IPA^EW w. s. sBORNIK ZADA^ PO WYS[EJ MATEMATIKE: u^EB.POSOBIE. m.: wYS[. [KOLA,1994. 192 S.

10.{NEJDER w.e., sLUCKIJ a.i., {UMOW a.s. kRATKIJ KURS WYS[EJ MATEMATIKI. m.: wYS[AQ [KOLA, 1978, t.1, 384 S.

105

sODERVANIE

m o d u l x I. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1

1.~islowye posledowatelxnosti: : : : : : : : : : : : : : 1

1.1.~ISLOWYE POSLEDOWATELXNOSTI : : : : : : : : : : : : : : : : 1

1.1.1. oSNOWNYE OPREDELENIQ : : : : : : : : : : : : : : : : 1

1.1.2.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 2

1.2.sHODQ]IESQ POSLEDOWATELXNOSTI : : : : : : : : : : : : : : : 3

1.2.1.oPREDELENIE PREDELA POSLEDOWATELXNOSTI : : : : : 3

1.2.2. bESKONE^NO BOLX[IE I MALYE POSLEDOWATELXNOSTI

4

1.2.3. oSNOWNYE SWOJSTWA SHODQ]IHSQ POSLEDOWATELXNOS-

 

TEJ : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :

4

1.2.4.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 6

1.3.wOPROSY DLQ SAMOKONTROLQ : : : : : : : : : : : : : : : : : 8

1.4.kONTROLXNYE ZADANIQ : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 8

2.funkciq : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 11

2.1.oSNOWNYE PONQTIQ : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 11

2.1.1.oPREDELENIE FUNKCII : : : : : : : : : : : : : : : : : 11

2.1.2.~ETNYE I NE^ETNYE FUNKCII : : : : : : : : : : : : : 11

2.1.3.pERIODI^ESKIE FUNKCII : : : : : : : : : : : : : : : 13

2.1.4.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 13

2.2.pREDEL FUNKCII. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 14

2.2.1. oPREDELENIE PREDELA FUNKCII I EGO MODIFIKACII 14

2.2.2.sWOJSTWA PREDELOW FUNKCIJ : : : : : : : : : : : : : 15

2.2.3.pERWYJ I WTOROJ ZAME^ATELXNYE PREDELY : : : : : 16

2.2.4.pRIMERY NA NAHOVDENIE PREDELOW FUNKCIJ : : : : 17

2.2.5.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 21

2.3.nEPRERYWNYE I BESKONE^NO MALYE FUNKCII : : : : : : : : 22

2.3.1.nEPRERYWNOSTX FUNKCII. kLASSIFIKACIQ TO^EK RAZRYWA : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 22

2.3.2.sRAWNENIE BESKONE^NO MALYH FUNKCIJ : : : : : : : 24

2.3.3.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 26

2.4.wOPROSY DLQ SAMOKONTROLQ : : : : : : : : : : : : : : : : : 27

2.5.kONTROLXNYE ZADANIQ : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 28

106

mO D U L X II.: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 31

3.differencialxnoe is~islenie : : : : : : : : : : : : : 31

3.1.pONQTIE PROIZWODNOJ : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 31

3.1.1.pROIZWODNYE \LEMENTARNYH FUNKCIJ : : : : : : : : 32

3.1.2. pRAWILA DIFFERENCIROWANIQ : : : : : : : : : : : : 33

3.1.3.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 34

3.1.4.pROIZWODNAQ SLOVNOJ FUNKCII : : : : : : : : : : : : 35

3.1.5.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 38

3.1.6.lOGARIFMI^ESKOE DIFFERENCIROWANIE : : : : : : : 39

3.1.7.dIFFERENCIROWANIE NEQWNO ZADANNYH FUNKCIJ : : 40

3.1.8.dIFFERENCIROWANIE FUNKCIJ, ZADANNYH PARAMET-

RI^ESKI : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 41

3.1.9.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 42

3.2.pONQTIE DIFFERENCIALA FUNKCII : : : : : : : : : : : : : : 42

3.2.1.oPREDELENIE DIFFERENCIALA : : : : : : : : : : : : : 43

3.2.2.sWOJSTWA DIFFERENCIALA : : : : : : : : : : : : : : : 43

3.2.3.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 44

3.3.pROIZWODNYE I DIFFERENCIALY WYS[IH PORQDKOW : : : : 45

3.3.1.pROIZWODNYE WYS[IH PORQDKOW : : : : : : : : : : : 46

3.3.2.dIFFERENCIALY WYS[IH PORQDKOW : : : : : : : : : 47

3.3.3.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 48

3.4. oSNOWNYE TEOREMY DIFFERENCIALXNOGO IS^ISLENIQ : : : 49

3.4.1.tEOREMY fERMA, rOLLQ, lAGRANVA, kO[I : : : : : 49

3.4.2.fORMULA tEJLORA : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 50

3.4.3.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 51

3.4.4.pRAWILO lOPITALQ : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 52

3.4.5.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 55

3.5. iSSLEDOWANIE FUNKCIJ I POSTROENIE GRAFIKOW : : : : : : 55

3.5.1.pRIZNAK MONOTONNOSTI FUNKCII : : : : : : : : : : : 55

3.5.2.oTYSKANIE TO^EK LOKALXNOGO \KSTREMUMA FUNKCII 56

3.5.3.wYPUKLOSTX I TO^KI PEREGIBA GRAFIKA FUNKCII : 59

3.5.4.aSIMPTOTY GRAFIKA FUNKCII : : : : : : : : : : : : 61

3.5.5. sHEMA POSTROENIQ GRAFIKA FUNKCII : : : : : : : : 63

3.5.6.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 69

3.6.wOPROSY DLQ SAMOKONTROLQ : : : : : : : : : : : : : : : : : : 70

3.7.kONTROLXNYE ZADANIQ : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 72

107

mo d u l x III.: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 76

4.integrirowanie: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 76

4.1.pERWOOBRAZNAQ I NEOPREDELENNYJ INTEGRAL : : : : : : : : 76

4.1.1.oSNOWNYE OPREDELENIQ : : : : : : : : : : : : : : : : 76

4.1.2.sWOJSTWA NEOPREDELENNOGO INTEGRALA : : : : : : : : 76

4.1.3.tABLICA OSNOWNYH INTEGRALOW : : : : : : : : : : : : 77

4.2. oSNOWNYE METODY INTEGRIROWANIQ : : :

: :

:

:

:

:

:

:

:

:

77

4.2.1. nEPOSREDSTWENNOE INTEGRIROWANIE

:

:

:

:

:

:

:

:

:

77

4.2.2.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 79

4.2.3.mETOD PODSTANOWKI : : : : : : : : : : : : : : : : : : 80

4.2.4.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 83

4.2.5.mETOD INTEGRIROWANIQ PO ^ASTQM : : : : : : : : : : 83

4.2.6.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 86

4.3. iNTEGRIROWANIE RACIONALXNYH FUNKCIJ

: : : :

:

:

:

:

:

86

4.3.1. zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : :

: : :

:

:

90

4.4. iNTEGRIROWANIE TRIGONOMETRI^ESKIH WYRAVENIJ

 

:

:

:

:

91

4.4.1. zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : :

: : :

:

:

95

4.5. iNTEGRALY, ZAWISQ]IE OT RADIKALOW : :

: : : : :

:

:

:

:

:

95

4.5.1. iNTEGRALY OT PROSTYH IRRACIONALXNOSTEJ

:

:

:

:

95

4.5.2. iNTEGRAL OT BINOMIALXNOGO DIFFERENCIALA : :

:

:

97

4.5.3. iNTEGRALY WIDA Z R(x; (ax2 + bx + c)1=2) dx

 

: :

:

:

98

4.5.4. zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : :

: : :

:

:

100

4.5.5. tRIGONOMETRI^ESKIE PODSTANOWKI

: : : :

:

:

:

:

:

100

4.5.6.zADANIQ DLQ PRAKTI^ESKIH ZANQTIJ : : : : : : : : : 102

4.6.wOPROSY DLQ SAMOKONTROLQ : : : : : : : : : : : : : : : : : : 103

4.7.kONTROLXNYE ZADANIQ : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 103

spisok literatury : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 105

108