Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
интегралы.pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
22.03.2015
Размер:
793.76 Кб
Скачать

4

Примеры

1.

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 2

8

= arcsin3 3

8

 

9 2 9 2= arcsin3 +16

9 21212+ = arc

sin3 +13

9 2+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегрирование по частям применяется, например, при вычислении следующих ин-

тегралов:

 

,

,

,

 

 

,

,

 

,

,

 

 

 

 

и т.п.

 

 

1.6.Замена переменной в неопределенном интеграле

Во многих случаях, для того чтобы вычислить интеграл, нужно сделать замену переменной.

Теорема. Пусть

- строго монотонная дифференцируемая функция. Тогда

верна формула

 

 

 

.

(1.5)

Доказательство. По первому свойству интегралов производная левой части по в

(1.5):

.

По правилам дифференцирования сложной и обратной функций производная правой час-

ти по

в (1.5):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замечание. Иногда бывает удобнее делать замену

.

 

Пример

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

44 77+ = =3

 

 

143 4 173 7+

 

 

 

 

 

 

1.7. Интегрирование выражений, содержащих квадратный трехчлен

Рассмотрим интегралы вида

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

,

),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

,

).

 

 

 

 

 

 

 

1.7.1.Интегралы ,

Интегралы , с помощью выделения полного квадрата сводятся к одному из табличных интегралов:

5

,, .

Пример.

1.7.2. Интегралы ,

.

Интеграл вычисляется аналогично.

Пример. Найти

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7.3.Интегралы ,

Интеграл с помощью выделения полного квадрата сводится к интегралу (см. п. 1.7.4). Интеграл вычисляется аналогично интегралу . Но вместо инте-

грала получается интеграл .

1.7.4.Интеграл

СР

.

Таким образом,

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

(1.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формула (1.6) является реккурентной.

Для того чтобы найти интеграл

 

, сначала

нужно будет найти предыдущий интеграл

 

 

 

и т.д.

 

 

Пример. Найти интеграл

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.8.Интегрирование дробно-рациональных функций

Рассмотрим вычисление интегралов вида

 

.

 

1.8.1.Разложение многочлена на множители. Простейшие дроби.

 

Определение. Рациональная дробь

 

называется правильной, если степень мно-

 

 

гочлена в числителе меньше степени многочлена в знаменателе:

. В противном слу-

чае (

 

) дробь называется неправильной.

 

 

 

 

 

Если дробь неправильная, то, разделив числитель на знаменатель, можно предста-

вить данную дробь в виде суммы многочлена и правильной дроби:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(1.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

,

- многочлены,

 

- правильная дробь.

 

 

 

Пример.

Определение. Простейшими дробями называются дроби вида

I.

 

.

 

 

 

 

 

 

II.

 

(

 

 

.

 

III.

 

(

 

).

 

IV.

 

(

).

 

1.8.2.Разложение правильной дроби на простейшие дроби

Теорема (о разложении многочлена)

Любой многочлен с вещественными коэффициентами может быть представлен в виде произведения:

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

,…,

 

– вещественные корни

кратности

,…,

соответственно;

 

 

 

 

2)

квадратные

трехчлены

 

,…,

 

 

не имеют вещественных

 

корней:

 

 

 

 

,…,

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример. Разложить на множители многочлен

 

.

 

 

 

 

►Как известно, рациональными корнями многочлена

 

 

 

 

 

 

могут быть числа

 

 

, где

- делитель числа

,

- делитель числа

. Так как

 

 

;

=

,

, то рациональными корнями многочлена

могут быть числа

 

:

,

 

. Поскольку

 

 

 

 

, то

является корнем

. Следовательно,

делится

нацело

на

 

.

 

Разделив

на

,

получаем:

 

. Таким

образом,

 

 

 

 

 

 

 

)◄

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема (о представлении правильной дроби). Пусть

 

- правильная дробь,

 

знаменатель которой имеет вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

,…,

 

– вещественные корни

кратности

,…,

соответственно;

 

 

 

 

2)

 

 

 

 

,…,

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда дробь

 

 

 

 

может быть представлена в виде суммы конечного числа простей-

 

 

 

ших дробей:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(1.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Константы ,

, ,

 

 

 

 

 

 

 

, , … находятся с помощью метода неопределенных ко-

эффициентов, который заключается в следующем.

1)Дроби в правой части формулы (1.8) приводятся к общему знаменателю. После этого в обеих частях получаются дроби с одинаковыми знаменателями. Следовательно, числители также равны между собой.

2) Приравниваем числители. Сравнивая коэффициенты при одинаковых степенях , получаем систему для определения коэффициентов.

3)Решаем эту систему, находим коэффициенты.

4)Подставляем найденные коэффициенты в правую часть формулы (1.8).