
- •Тема1: Неопределенный интеграл
- •ПОДВЕДЕНИЕ ПОД ЗНАК ДИФФЕРЕНЦИАЛА
- •ПОДВЕДЕНИЕ ПОД ЗНАК ДИФФЕРЕНЦИАЛА
- •Интегрирование рациональных дробей методом неопределенных коэффициентов
- •Схема интегрирования правильной рациональной дроби.
- •Примеры разложения дробей на сумму простейших дробей
- •Тригонометрические подстановки. Универсальная тригонометрическая подстановка
- •Интегрирование тригонометрических функций
- •Интегрирование иррациональных функций
- •следующих примерах для того, чтобы избавиться т иррациональности применяются тригонометрические подстановк ри этом

Тема1: Неопределенный интеграл |
Преподаватель:
Филипенко Николай Максимович
доцент кафедры Высшей математики и математической физики ТПУ

ПОДВЕДЕНИЕ ПОД ЗНАК ДИФФЕРЕНЦИАЛА
1) cos x |
|
|
dx d(sin x) |
|
1 |
d(2 3sin x) |
1 ln | 2 3sin x | C |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
2 3sin x |
|
|
|
2 3sin x |
3 |
2 3sin x |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos x |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
d( |
|
3 sin x) |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
3 sin x |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2 |
x |
dx |
3 |
|
|
|
|
3 sin x) |
2 |
|
3 |
2 |
|
arctg |
2 |
|
|
C |
||||||||||||||||||
|
2 3sin |
|
|
|
|
|
2 ( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3)ln2 xxdx ln2 xd(ln x) 13 ln3 x C
4)exx dx 2 e
x d(
x ) 2e
x C
5) |
e xdx |
|
|
d(e x ) |
|
|
|
arcsin(e x ) C |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
e |
2 x |
1 |
x |
) |
2 |
|||||
|
|
|
|
(e |
|
|
|

ПОДВЕДЕНИЕ ПОД ЗНАК ДИФФЕРЕНЦИАЛА
6) |
|
xdx |
|
1 |
|
d( x2 ) |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 ln | x2 2 x4 | C |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
2 x4 |
|
2 x4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
sin(1 / x) |
dx sin(1 / x)d(1 / x) cos(1 / x) C |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
7) |
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
( x 1)dx |
|
1 d( x2 2x 7) |
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
8) x2 2 x 7 |
|
2 |
x2 2x 7 |
|
2 ln | x |
|
|
2x 7 | C |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
9) cos3 xdx cos2 |
x cos xdx (1 sin2 x)d(sin x) C sin x |
1 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
3 sin3 x C |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
10) |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
1 d(arctg2x) |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
C |
|
1 |
1 |
|
C |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(1 4x2 )arctg |
3 2x |
2 arctg3 2x |
2 |
2 |
|
2x |
4 arctg2 |
2x |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
arctg2 |
|
|
|

1. (2x 3) cos5x dx= |
|
|
u=2x 3 |
|
|
du=2 dx |
|
|
|
|
|
= |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
dv= cos5x dx v= cos5x dx= 5 cos5x d(5x)=5 sin 5x |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
= (2x 3) 1 sin 5x |
|
2 |
sin 5xdx = |
2x 3 sin 5x |
|
2 |
|
cos5x c. |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
5 |
25 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
2. x e x dx = |
|
u = x |
|
|
|
|
|
du = dx |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
dv = e x |
dx v = e x dx = e x d( x) = |
e x |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= x e x |
e x dx = x e x e x |
d( x)= x e x e x c. |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln x |
|
|
U = ln x |
|
|
|
|
dU = dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
1/3 |
|
|
|
|
1/3 |
|
||||||
3. |
|
|
|
|
dx = |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
= 3 x |
ln x 3 |
x |
|
|
= |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
3 x2 |
|
|
dV = |
|
|
|
|
V = (x) 2/3 dx = 3 x1/3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 3 x1/3 ln x 3 (x) 2/3 dx = 3 x1/3 ln x 9x1/3 dx = 33x (ln x 3) C.

4. arcsin 5xdx= |
|
U = arcsin 5x dU = |
|
5 dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 x dx |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
1 25x2 |
|
|
=x arcsin 5x |
|
|
|
= |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
dV = dx |
V = dx = x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 25x2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
5 d(1 25x2 |
) |
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||||||||||
= x arcsin 5x |
= x arcsin 5x |
|
|
|
1 25x2 |
C |
|
|
|||||||||||||||
50 |
|
25 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
1 25x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. arctg 2x dx = |
|
u = arctg 2x du = |
|
2dx |
|||
|
|
||||||
1 4x |
2 |
||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
dv = dx |
v = x |
|
= x arctg 2x d(x2 ) = 1 4x2
= x arctg 2x 2x dx = 1 4x2
|
1 |
d(4x2 1) |
|
1 |
2 |
|
x arctg 2x |
4 |
1 4x2 |
= x arctg 2x |
4 ln(1 4x |
|
) c. |

|
dx |
|
|
x2 4x 10=(x2 2 x2 4) 4 10=(x 2)2 6 |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
1. 2 |
|
= |
x 2 = t; x = t 2; dx = dt |
|
|
= |
||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||
x 4x 10 |
|
x2 4x 10 = t2 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
= |
2dt |
|
= |
1 |
|
arctg |
t |
|
= |
1 |
|
arctg |
x |
2 |
C. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
6 |
6 |
|
|
|||||||||||||||||
|
t |
6 |
|
|
|
6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 2x x2 = 3 (x2 2x) = |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
= 3 [(x2 2 x 1 1) 1] = |
|
|
|||
2. |
|
|
|
|
|
= |
|
|
= 3 [(x 1)2 1] = 4 (x 1)2 , |
= |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
3 2x |
x2 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
x 1 = t; x = t 1; dx = dt |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 2x x2 = 4 t2 |
|
|
|
||
|
|
|
= |
|
dt |
|
|
|
|
= arcsin |
t |
= arcsin |
(x 1) |
C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||||||
|
4 t2 |
||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Интегрирование рациональных дробей методом неопределенных коэффициентов
циональная дробь есть отношение двух многочленов целой степен
|
P (x) |
|
a xn a |
n 1 |
xn 1 a |
x2 a x a |
||
R(x) = |
n |
= |
n |
2 |
1 |
0 |
. |
|
Qm (x) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
bm xm bm 1xm 1 b2 x2 b1x b0 |
Если n < m, то дробь называется правильной. Если n m, то дробь называется неправильной.
Прежде, чем интегрировать неправильные дроби, следует обязательно выделить целую часть дроби путем деления многочленаPn (x) на многочлен Qm (x).
3x 5 = 1 6x 10 = 1 3(2x 1 1) 10 = 1 3(2x 1) 3 10 = 2x 1 2 2x 1 2 2x 1 2 2x 1
1 |
3(2x 1) 13 |
= |
3 |
|
13 |
. |
|
2 |
|
2x 1 |
2 |
|
|
||
2(2x 1) |
3 |
-- целая часть, |
13 |
-- правильная дробь |
2 |
2(2x 1) |
Схема интегрирования правильной рациональной дроби.
1. Знаменатель дроби раскладываем на простые множители, которых существует четыре типа:
I (x a); II (x a)k ; III (x2 px q); IV (x2 px q)k ,
Частным случаем квадратичных множителей могут быть множители вида (x2 a2 ) или (x2 a2 )k .
При разложении используются формулы сокращенного умножения
x2 a2 = (x a)(x a), |
x3 a3 = (x a)(x2 ax a2 ), |
x3 a3 = (x a)(x2 ax a2 ), |
x4 a4 = (x a)(x a)(x2 a2 ). |
2. Рациональную дробь представляем в виде суммы простейших дробей, причем, как известно из алгебры, каждому из четырех простейших сомножителей в разложении знаменателя соответствует определенный
набор простейших дробей с неопределенными коэффициентами
3.Находим неопределенные коэффициенты.
4.Проводим интегрирование каждого слагаемого.

Примеры разложения дробей на сумму простейших дробей
3x 4 |
|
x (x 5)(x 7) |
A |
|
B |
|
C |
|
x |
x 5 |
x 7 |
|||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
B |
|
|
|
C |
|
|
D |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x 3 |
(x 2)3 |
(x 2)2 |
x 2 |
|||||||||||||||||
(x 3)(x 2)3 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
x2 3x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ax B |
|
Cx D |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 3x 5 |
|
|
x2 4 |
||||||||||
|
(x2 3x 5)(x2 |
4) |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
2x 3 |
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
B |
C |
|
|
Dx E |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
x2 3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
x 2 |
|
|||||||||||||||||
|
|
x2 (x 2)(x2 3) |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3x |
|
|
|
A |
|
|
|
|
Bx C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
x3 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
x 2 |
x2 2x 4 |
|
|
|
|
|
В этих примерахA, B, C, Dнеопределенные коэффициенты

2. |
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
(x 2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x 4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
B |
|
|
C |
|||||||||||
азложим подынтегральную |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
(x 4) 2 (x |
2) |
(x 4) 2 |
x 4 |
x 2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
ункцию на простые слагаемые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Приводим к общему |
|
|
1 |
|
|
|
= |
|
|
A(x |
2) B(x 4)(x |
2) C(x 4)2 |
||||||||||||||||||||||||||||
знаменателю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
(x 4) 2 (x 2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x 4) 2 (x 2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Приравниваем числители 1 = A(x |
2) B(x 4)(x 2) C(x 4) 2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
я нахождения неопределенных коэффициентов в это выражение |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
дставляем те значения |
|
x, при которых знаменатель обращается в ноль |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x 4 : |
1 A( 6) |
|
|
A 1/ 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
x 2 : |
1 C(36) |
|
|
C 1/ 36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
нахождения третьего коэффициента можно взять любое значениеx |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x 0 : |
1 2A 8B 16C |
|
|
1 1/ 3 8B 16 / 36 |
B 1/ 36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
= |
1 |
|
|
dx |
|
1 |
|
|
dx |
|
1 |
|
dx |
= |
|||||||||
Теперь исходный интеграл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
(x |
4)2 (x |
2) |
|
|
|
6 (x 4)2 |
|
36 x 4 |
|
|
36 x 2 |
|||||||||||||||||||||||
распишется на сумму трех |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
интегралов |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
ln | x 4 | |
1 |
|
ln | x 2 | C |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
6 |
|
(x 4) |
|
|
|
|
|
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|