
- •Модуль 5. Дифференциальное исчисление функций одной переменной
- •1. Производная функции
- •Определение производной, её геометрический и механический смысл
- •Основные правила дифференцирования
- •Таблица основных формул дифференцирования
- •Дифференцирование функций, заданных неявно
- •Дифференцирование функций, заданных параметрически
- •Логарифмическое дифференцирование
- •Производные высших порядков
- •Механический смысл производной второго порядка
- •Производные высших порядков неявно заданной функции
- •Производные высших порядков от функций, заданных параметрически
- •Понятие дифференциала функции
- •Геометрический смысл дифференциала функции
- •Основные теоремы о дифференциалах
- •Применение дифференциала к приближённым вычислениям
- •Дифференциалы высших порядков
- •Правила Лопиталя
- •2. Исследование функций с помощью производных
- •Возрастание и убывание функций
- •Экстремумы функций, наибольшее и наименьшее значения функции на отрезке
- •Выпуклость и вогнутость графика функции
- •Асимптоты графика функции
- •Общая схема исследования функции и построения графика
- •Модуль 6. Интегральное исчисление функций одной переменной. Неопределенный интеграл
- •Понятие неопределенного интеграла и его свойства. Таблица интегралов
- •Первообразная функция
- •Неопределенный интеграл и его непосредственное вычисление
- •1. Непосредственное интегрирование
- •2. Способ подстановки (замены переменных)
- •3. Интегрирование по частям
- •Интегрирование элементарных и рациональных дробей
- •Интегрирование элементарных дробей
- •Интегрирование рациональных дробей
- •Интегрирование тригонометрических функций
- •Интегрирование некоторых иррациональных функций
- •Интегрирование биноминальных дифференциалов
- •Модуль 7. Интегральное исчисление функций одной переменной.
- •Определенный интеграл
- •Понятие определенного интеграла и его свойства
- •Определенный интеграл как предел интегральной суммой
- •Геометрический смысл
- •Площадь криволинейной трапеции
- •Основные свойства
- •Несобственные интегралы
- •Интеграл с бесконечным промежутком интегрирования (несобственный интеграл I рода)
- •Интеграл от разрывной функции (несобственный интеграл II рода)
- •Признаки сходимости для несобственных интегралов второго рода.
- •Геометрические приложения
- •Схемы применения определенного интеграла
- •Вычисление площадей плоских фигур
- •Объем тела вращения
- •Вычисление объема тела по известным площадям параллельных сечений
- •Вычисление площади поверхности вращения
- •Вычисление длины дуги плоской кривой
- •Модуль 8. Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных
- •Основные понятия
- •Частные производные
- •Полный дифференциал функции
- •Дифференцирование сложных функций
- •Производные и дифференциалы высших порядков
- •Интегрирование полных дифференциалов
- •Дифференцирование неявных функций
- •Касательная плоскость и нормаль к поверхности
- •Формула Тейлора для функции нескольких переменных
- •Экстремум функции нескольких переменных
- •Задачи на отыскание наибольших и наименьших значений функций
- •Список литературы

D + A = 3 |
|
|
|
|
|
D = 3 − A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
3D + E = 0 |
|
|
|
|
E = −9 + 3A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
B + 2D + 3E + 4A = 14 |
B + 6 − 2A − 27 + 9A + 4A = 14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
3B |
+ C + 6D + 2E = 7 |
3B + C + 18 − 6A − 18 + 6A = 7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
+ 6E + 4A |
= 15 |
|
|
|
+ 18A + 4A = 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
3C |
|
3C − 54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D = 3 − A |
|
|
|
D = 3 − A |
|
|
|
A = 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
E = −9 + 3A |
|
|
E = −9 + 3A |
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 − B |
|
|
|
= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
B + 11A = 35 |
|
11A = |
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
3B + C = 7 |
|
|
C = 7 |
− 3B |
|
|
D = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
+ 22A |
= 69 |
|
|
|
|
|
|
|
= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3C |
21− 9B + 70 − 2B = 69 |
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда значение заданного интеграла: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
3∫ |
dx |
|
+ ∫ |
2x + 1 |
2 dx |
= 3∫ |
dx |
+ 2∫ |
|
|
x |
|
2 dx + ∫ |
|
|
dx |
|
|
= 3ln x + 3 − |
|
|
1 |
+ |
|||||
x |
+ |
3 |
(x |
2 |
+ 2) |
x + 3 |
(x |
2 |
+ 2) |
(x |
2 |
+ |
2) |
2 |
x |
2 |
+ 2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
+ |
|
|
x |
|
+ |
4 |
1 |
arctg |
x |
+ C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4(x2 + 2) |
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интегрирование тригонометрических функций
Рассмотрим некоторые главнейшие типы функций, которые могут быть проинтегрированы всегда.
Интеграл вида ∫R(sin x,cos x)dx .
Здесь R – обозначение некоторой рациональной функции от переменных sinx и cosx.
Интегралы этого вида вычисляются с помощью подстановки t = tg |
x |
. Эта подстановка |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
позволяет преобразовать тригонометрическую функцию в рациональную. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
2tg |
x |
|
|
2t |
1− tg |
2 x |
|
1 |
− t 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2dt |
|
|
|||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
sin x = |
|
|
|
|
|
= |
|
, cos x = |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
; x = 2arctgt; |
|
dx = |
|
|
|
; |
|||||
|
2 x |
1+ t 2 |
|
|
2 x |
1 |
+ t 2 |
|
1 |
+ t |
2 |
|||||||||||||||||||||||
1+ tg |
|
1+ tg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
∫ |
|
|
|
∫ |
|
2t |
|
|
1− t 2 |
|
2 |
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Таким образом: |
R(sin x,cos x)dx = |
R |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
dt = |
r(t)dt. |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
+ t 2 |
1+ t 2 |
1+ t 2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Описанное выше преобразование называется универсальной тригонометрической подстановкой.
32

Пример.
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
2dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
dt |
|
|||||
∫ |
|
|
|
|
|
= ∫ |
|
|
|
|
1+ t 2 |
|
|
|
|
|
|
= 2∫ |
|
|
|
= 2∫ |
|
|
= |
||||||||||||
4sin x + 3cos x + 5 |
4 |
|
2t |
|
+ 3 |
1− t |
2 |
+ |
5 |
8t + 3 − 3t |
2 |
+ 5 + 5t |
2 |
2t |
2 |
+ 8t + 8 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
dt |
|
|
dt |
1+ t 2 |
1 |
+ t |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
= ∫ |
|
|
= ∫ |
|
|
|
= − |
|
|
|
|
+ C |
= − |
|
|
|
|
|
+ C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
t |
2 |
+ 4t + 4 |
(t |
+ 2) |
2 |
|
t |
+ |
2 |
|
|
|
tg |
x |
+ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Несомненным достоинством этой подстановки является то, что с ее помощью всегда можно преобразовать тригонометрическую функцию в рациональную и вычислить соответствующий интеграл. К недостаткам можно отнести то, что при преобразовании может получиться достаточно сложная рациональная функция, интегрирование которой займет много времени и сил.
Однако при невозможности применить более рациональную замену переменной этот метод является единственно результативным.
Пример. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
∫ |
|
|
dx |
|
= ∫ |
|
|
|
|
|
|
2dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2∫ |
|
|
dt |
|
= 2∫ |
dt |
|
= |
||||||
9 + 8cos x + sin x |
|
+ t 2 ) 9 + |
8(1− t |
2 |
) |
+ |
|
2t |
|
|
t |
2 |
+ 2t |
+ 17 |
(t + 1) |
2 |
+ 16 |
||||||||||||||||||
|
|
(1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ t |
|
|
1+ t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
|
t + 1 |
|
|
1 |
|
|
|
tg |
x |
+ 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
= |
|
|
arctg |
|
|
+ C |
= |
|
arctg |
|
|
|
|
|
+ C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2 |
4 |
|
2 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интеграл вида ∫R(sin x,cos x)dx , если функция R является нечетной относительно cosx.
Несмотря на возможность вычисления такого интеграла с помощью универсальной тригонометрической подстановки, рациональнее применить подстановку
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = |
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
t = sinx, cos x = 1− t 2 , x = arcsint , |
|
1− t 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Пример. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
cos7 |
xdx |
|
sin x = t |
|
|
|
|
|
(1− t |
2 )3 |
|
|
|
|
|
1− |
3t 2 + 3t 4 − t 6 |
|
|
dt |
|
dt |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
∫ |
|
|
|
= dt = cos xdx |
= ∫ |
|
|
|
|
|
|
dt = |
∫ |
|
|
|
|
dt = ∫ |
|
|
− 3∫ |
|
|
+ |
|||||||||||
sin |
4 |
x |
|
t |
4 |
|
|
|
t |
4 |
|
t |
4 |
t |
2 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
cos2 x = 1 |
− sin2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
+ 3∫dt − ∫t |
2 dt = − |
1 |
+ |
|
3 |
|
+ 3t − |
1 |
t 3 |
= − |
|
|
1 |
|
|
|
+ |
|
3 |
+ 3sin x − |
sin3 x |
+ C. |
|
|
|
|
|||||||||
3 |
|
t |
|
3sin |
3 |
x |
sin x |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3t |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Вообще говоря, для применения этого метода необходима только нечетность функции относительно косинуса, а степень синуса, входящего в функцию может быть любой, как целой, так и дробной.
Интеграл вида ∫R(sin x,cos x)dx если функция R является нечетной относительно sinx.
33

По аналогии с рассмотренным выше случаем делается подстановка
t = cosx. sin x = 1− t 2 x = arccos t dx = − |
dt |
|
1− t 2 |
Интеграл вида ∫R(sin x,cos x)dx функция R четная относительно sinx и cosx.
Для преобразования функции R в рациональную используется подстановка t = tgx.
Пример.
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
tgx = t; |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos2 |
x |
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
1 |
|
|
|
|||||
∫ sin2 x + 6sin x cos x − 16cos2 x |
∫ tg 2 x + 6tgx − 16 |
|
|
|
dx |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
x |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
|
|
|
|||||
= ∫ |
|
|
dt |
|
=∫ |
dt |
|
= |
|
1 |
ln |
|
tgx + 3 |
− |
5 |
|
+ C = |
|
1 |
|
ln |
|
tgx − 2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
t |
2 |
+ 6t |
− 16 |
(t + 3) |
2 |
− 25 |
10 |
|
tgx + 3 |
+ |
5 |
|
10 |
|
|
tgx + 8 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= = d(tgx) = dt
+ C.
Интеграл произведения синусов и косинусов различных аргументов.
В зависимости от типа произведения применятся одна из трех формул:
∫cosmx cosnxdx = ∫ |
1 |
[cos(m + n)x + cos(m − n)x]dx = |
1 sin(m + n)x |
+ |
|
sin(m − n)x |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
m + n |
|
|
|
|
|
|
m − n |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
∫sin mx cosnxdx = ∫ |
|
1 |
|
[sin(m |
+ n)x + sin(m − n)x]dx = |
1 |
|
|
cos(m + n)x |
|
|
|
cos(m − n)x |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
m + n |
|
|
|
|
|
|
|
m − n |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
∫sin mxsin nxdx = ∫ |
1 |
|
[− cos(m |
+ n)x + cos(m − n)x]dx = |
1 |
|
|
|
sin(m + n) |
|
|
|
|
sin(m − n) |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
2 |
|
2 |
|
|
m + n |
|
|
|
|
|
|
m − n |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Пример ∫sin 7x sin 2xdx = |
|
1 |
∫cos5xdx − |
1 |
∫cos9xdx = |
|
1 |
|
sin 5x − |
|
1 |
|
|
sin 9x + C. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
2 |
|
10 |
|
18 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Пример. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫sin10x cos7x cos4xdx = ∫sin10x[cos7x cos4x]dx = |
|
1 |
|
|
∫sin10x cos11xdx + |
|
1 |
∫sin10x cos3xdx = |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
|
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=14 ∫sin 21xdx − 14 ∫sin xdx + 14 ∫sin13xdx + 14 ∫sin 7xdx = − 841 cos21x − 14 cos x − 521 cos13x −
−281 cos7x + C.
Иногда при интегрировании тригонометрических функций удобно использовать общеизвестные тригонометрические формулы для понижения порядка функций.
34

Пример ∫ |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
= ∫ |
|
4dx |
|
|
|
= |
dctg2x |
= |
|
|
− 2 |
|
|
|
= −2ctg2x + C |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
sin |
2 |
x cos |
2 |
x |
|
sin |
2 |
2x |
|
dx |
|
sin |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Пример |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||
∫sin |
|
xdx |
= ∫ |
|
− |
|
|
|
cos2x |
dx = |
|
|
∫(1 |
− cos2x) |
|
dx = |
|
|
|
|
|
∫(1− 2cos2x + cos |
|
2x)dx = |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
4 |
|
4 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
= |
1 |
∫dx − |
1 |
∫cos2xdx + |
1 |
∫cos2 2xdx = |
x |
− |
1 |
sin 2x + |
1 |
|
∫ |
1 |
(1+ cos4x)dx = |
x |
− |
sin 2x |
+ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 |
2 |
4 |
|
|
4 |
|
|
4 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
4 |
|
||||||||||||||||
+ |
1 |
[ |
|
dx + |
∫ |
cos4xdx]= |
x |
− |
sin 2x |
+ |
x |
+ |
sin 4x |
= |
1 |
|
3x |
|
|
− sin 2x + |
sin 4x |
+ C. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
8 |
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интегрирование некоторых иррациональных функций
Далеко не каждая иррациональная функция может иметь интеграл, выраженный элементарными функциями. Для нахождения интеграла от иррациональной функции следует применить подстановку, которая позволит преобразовать функцию в рациональную, интеграл от которой может быть найден как известно всегда.
Рассмотрим некоторые приемы для интегрирования различных типов иррациональных функций.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ax + b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Интеграл вида ∫R x,n |
|
|
|
dx где n- натуральное число. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cx + d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
С помощью подстановки n |
ax + b |
= t |
функция рационализируется. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cx + d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ax + b |
|
|
|
|
|
t |
n |
− b |
|
|
|
|
|
|
|
n |
− b |
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
= t n ; |
|
x = |
|
; |
|
|
dx |
= |
t |
|
|
dt; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
cx + d |
|
|
|
|
|
|
a − ct |
|
|
|
|
|
|
|
− ct |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Тогда |
|
∫ |
|
|
ax + b |
|
|
∫ |
|
t n |
− b |
|
t n − b |
′ |
|
∫ |
r(t)dt. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
R x,n |
|
dx = |
R |
|
|
|
n |
,t |
|
|
|
|
|
|
dt = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
cx + d |
|
|
|
a − ct |
|
a − ct |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
2dx |
|
|
− dx |
|
|
|
− 2t |
3 |
dt |
|
|
t |
2 |
dt |
|
||||
Пример |
|
|
|
|
|
|
= |
4 |
1− 2x = t; dt = |
|
|
= |
|
= |
|
|
= −2 |
|
|
= |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
∫ 1− 2x − 4 |
|
|
|
4(4 1 |
− 2x )3 |
2t 3 |
∫ |
t 2 − t |
∫ t − 1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1− 2x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= −2∫ |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
t |
|
dt = −t |
2 |
|
|
|
|
+ |
1 |
|
|
= −t |
2 |
− 2t − 2ln t − 1 + C = |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
t + |
t |
− 1 |
dt = −2∫tdt − 2∫ |
t − 1 |
|
− 2∫ 1 |
t − 1 |
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= − 1− 2x − 24 1− 2x − 2ln 4 1− 2x − 1 + C.
Если в состав иррациональной функции входят корни различных степеней, то в качестве новой переменной рационально взять корень степени, равной наименьшему общему кратному степеней корней, входящих в выражение.
Проиллюстрируем это на примере.
35