Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Вища математика.pdf
Скачиваний:
124
Добавлен:
23.03.2015
Размер:
3.55 Mб
Скачать

Розділ VI. Інтегральне числення

§ 6.5. Інтегрування виразів, що містять ірраціональність

m r

6.5.1. Інтеграли вигляду HR(x, x n ,..., x 5 )dx

m r

Розглянемо інтеграл HR(x, x n ,..., x 5 )dx , де R — раціональна

функція своїх аргументів. Інтеграл такого вигляду знаходиться за до+ помогою підстановки:

x = tk; dx = ktk – 1dt,

(6.19)

де k — спільний знаменник дробів mn , ..., rs .

6.5.1.1. Розв’язання прикладів

Приклад 6.153. Знайти інтеграл H

 

 

 

x

 

 

dx .

 

 

 

3

 

2

 

4

 

 

 

 

 

 

x

 

 

x

 

 

 

Розв’язок. Спільний знаменних дробових показників

1

,

2

,

1

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

4

змінної х дорівнює 12. Виконаємо підстановку x = t12, dx = 12t11dt, t = 12 x . Одержимо:

H

 

 

 

x

 

dx

= H

 

 

 

t12

 

 

 

12t

11

dt

= H

t6

12t11dt

=

3

x

2

 

 

3

(t

12 2

 

4

t

12

 

t

8

t

3

 

 

 

4 x

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 12 H

 

t17dt

= 12 H

t14dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t3 (t5 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t5 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одержали неправильний дріб. Необхідно виділити цілу частину.

407

Клепко В.Ю., Голець В.Л. «Вища математика в прикладах і задачах»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t14

 

 

 

 

 

 

|t5 – 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t14 – t9

 

 

 

|t9 + t4 + t4/(t5 – 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t9 – t4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 H

t dt

 

= 12 H(t9 t4

 

 

 

 

 

)dt

 

 

= 12 Ht9dt + 12 Ht4dt +

 

 

5

1

t

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 12

 

 

 

t4

 

 

 

 

t10

 

 

 

 

t5

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt =

12

 

 

 

 

+ 12

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

ln|t5 – 1| + C =

 

 

 

(12 x )10 +

 

 

H t5 1

10

 

 

5

 

 

 

 

5

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

(12 x )5 +

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

6

x

5 +

12

 

12 x5

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln|(12 x )5

– 1| + C =

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

5

 

5

 

5

 

 

 

5

 

 

 

 

+

12

ln|12

x5 1| + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

6.5.2. Інтеграли вигляду

 

H

R x,

ax b

n

,...,

ax b s

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cx d

 

 

 

cx

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ax

b n

 

 

ax b s

 

 

 

 

 

 

 

Інтеграли вигляду

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx , де

 

 

 

R

 

x,

 

 

 

 

 

 

 

,...,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cx

d

 

 

cx d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

b

 

 

приводяться до раціональної функції за допомогою підста+

 

 

 

 

 

 

новки

 

ax b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

= tk, де k — спільний знаменник дробів

 

 

 

, ...,

 

.

 

cx d

 

n

s

408

Розділ VI. Інтегральне числення

6.5.2.1. Розв’язання прикладів

Приклад 6.154. Знайти інтеграл H

1

1 x

dx.

 

 

 

 

x

2

 

x

 

 

 

 

Розв’язок. Виконаємо підстановки t2 = 1 x x , звідки

12tdt

x = t2 1 , dx = (t2 1)2 .

1

 

1 x

dx = H

 

2

2

2tdt

2

 

t3

H

 

 

 

 

 

 

 

(t

 

1)

 

= –2 Ht

dt = 2

 

+ C =

x2

 

 

x

 

 

 

(t2 1)2

3

 

 

 

2

 

 

1 x 3

 

 

 

 

 

 

 

 

= C –

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

6.5.3. Інтеграли, що потребують тригонометричної підстановки

До інтегралів від функцій, що раціонально залежать від тригоно+ метричних функцій, приводяться інтеграли:

HR(x,

a2 x2 )dx — підстановкою x = a sin t;

(6.20)

HR(x,

a2

x2 )dx — підстановкою x = a tg t;

(6.21)

HR(x,

x2

a2 )dx — підстановкою x = a/cos t.

(6.22)

6.5.3.1. Розв’язання прикладів

Знайти інтеграли.

Приклад 6.155. H x2 4 x2 dx .

Розв’язок. Застосовуємо підстановку x = a sin t, одержуємо

dx = 2cos tdt, і якщо sin t = x2 , то t = arcsin x2 .

409

Клепко В.Ю., Голець В.Л. «Вища математика в прикладах і задачах»

Hx2

4 x2 dx = H(2sint)2 4 4sin2 t 2costdt = H4sin2 t 4cos2 tdt =

= 4 Hsin

2

2tdt = 4 H

1 cos 4t

dt

 

= 2 Hdt 2 Hcos4tdt

=

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

= 2t –

1

 

sin4t + C = 2arcsin

x

 

1

 

sin4(arcsin

x

) + C =

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

= 2arcsin

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

4 x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

(x2 2)

 

 

 

+ C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 6.156. H

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(36 x

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язок. Застосовуємо підстановку x = 6tg t, одержуємо

dx =

6

 

 

 

 

dt, і якщо x = 6tg t, то t = arctg

x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

dx

 

 

 

 

6

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

= H

 

 

 

 

cos2 t

 

 

 

 

H

cos2 t

Hcostdt =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1

 

 

 

 

=

 

(36 x2 )3

 

 

(36 36tg2 t)3

63

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos3 t

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1

sin t + C =

 

 

1

sin(arctg

x

) + C =

 

1

 

 

 

 

 

 

x

 

 

+ C.

 

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

36 x2

Приклад 6.157. H

 

 

x2 25dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язок. Застосовуємо підстановку x

 

5

 

 

 

 

, одержуємо

 

 

cos t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

5sin tdt

,

 

 

якщо x

 

 

5

 

 

, cos t =

5

, t = arccos

5

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos t

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

x

410

Розділ VI. Інтегральне числення

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

5

2

sin tdt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

x2

25dx

= H

cost

 

 

5sin t

 

 

 

 

cost

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt =

H

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

x

4

 

 

5

4

 

cos

2

t

 

4

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

cos

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

4

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cost

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1

 

Hsin2 t costdt

=

 

1

 

 

sin3 t

 

+ C =

1

 

sin3(arccos

5

) + C =

 

25

 

 

 

 

 

 

 

25

 

3

 

 

 

 

 

75

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

=

 

1

 

 

(x2 25)3

+ C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.5.4. Приклади для самостійного розв’язку

Знайти інтеграли:

6.158.

H

 

3

x

 

 

 

dx .

3

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

x

6.160.

H

 

 

x

 

dx .

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

4

1

6.162. H

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

.

(4 x 3 1) x 3

6.164. H

 

1 x2

dx .

 

x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.166. H

 

 

x2dx

 

.

 

 

 

 

 

25 x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.168. H

 

 

 

x2dx

 

.

(4 x2 ) 4 x2

6.170. H

 

16 x2 dx .

6.159.

 

 

 

 

3

x

 

 

dx .

H x(

x 3

 

 

 

x )

6.161. H

1 4 x

dx .

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

6.163.

H

x 1

 

 

dx .

2x

1

 

 

 

 

 

 

 

6.165. H

 

dx

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

x2

x2 9

6.167. H

 

 

dx

 

 

 

 

.

 

 

 

 

x 3

x 8

6.169. H

 

 

 

 

dx

 

 

 

.

(9 x2 )

9 x2

6.171. H

x2 36

dx .

 

x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

411

Клепко В.Ю., Голець В.Л. «Вища математика в прикладах і задачах»

§ 6.6. Визначений інтеграл. Властивості визначеного інтеграла. Формула НьютонаAЛейбтіца

Якщо функція f(x) неперервна на відрізку [a; b] (де а < b), і якщо: 1) розбити цей відрізок довільним чином на n частинних відрізків

довжиною x1 , x2 , ..., xn ;

2) вибрати на кожному частинному відрізку по одній довільній точці -1 , -2 , ..., -n ;

3)обчислити значення функції f(x) у вибраних точках;

4)скласти суму

 

n

f(-1 ) x1 + f(-

2 ) x2 + ... + f(-n ) xn = f (-i ) xi ,

 

i 1

то вона називається інтегральною сумою f(x) на відрізку [a; b]. Якщо по різному ділити відрізок [a; b] на n частинних відрізків і

по+різному вибирати на них по одній точці -i , то можна для будь+

якої неперервної заданої функції f(x) і будь+якого заданого відрізка [a; b] скласти нескінчену множину різних інтегральних сум. При цьому виявляється, що всі ці різні інтегральні суми при необмеже+ ному зростанні n при прямуванні до нуля найбільшої із довжин ча+ стинного відрізка, мають одну і ту ж границю. Ця границя всіх інтег+ ральних сум функції f(x) на відрізку [a; b] називається визначеним

інтегралом від f(x) в межах від а до b та позначається Hb f (x)dx .

a

6.6.1. Найпростіші властивості визначеного інтеграла

1. При перестановці меж інтегрування знак інтегралу змінюється на протилежний:

Hb

f (x)dx = – Ha

f (x)dx .

(6.23)

a

b

 

 

412

Розділ VI. Інтегральне числення

2. Інтеграл з однаковими межами дорівнює нулю:

Ha f (x)dx = 0.

a

3. Відрізок інтегрування можна розбити на частини:

Hb

f (x)dx = Hc

f (x)dx + Hb

f (x)dx .

(6.24)

a

a

c

 

 

4. Інтеграл від алгебраїчної суми функцій дорівнює сумі інтег+ ралів від кожного доданку:

Hb

(f1(x) f2 (x) f3 (x))dx = Hb

f1(x)dx + Hb

f2 (x)dx Hb

f3 (x)dx . (6.25)

a

a

a

a

 

5. Постійний множник k можна виносити за знак інтеграла:

Hb kf (x)dx = k Hb

f (x)dx .

(6.26)

a

a

 

 

6. Якщо функція y = f(x) неперервна на відрізку [a; b] (де a < b), то знайдеться таке значення I [a; b], що виконується рівність:

Hb

f (x)dx = f(I )(b a) (теорема про середнє).

(6.27)

a

 

 

Для обчислення визначеного інтеграла, коли можна знайти відповідний невизначений інтеграл, служить формула Ньютона+ Лейбніца:

b

 

b

 

 

H f (x)dx

= F(x)

= F(b) – F(a),

(6.28)

a

a

 

 

 

 

— визначений інтеграл дорівнює різниці значень невизначеного інтег+ рала при верхній та нижній межах інтегрування.

413

Клепко В.Ю., Голець В.Л. «Вища математика в прикладах і задачах»

6.6.2. Розв’язання прикладів

Обчислити інтеграли.

Приклад 6.172.

7

 

 

 

dx

 

 

7

 

 

 

 

 

 

1/ 2

 

 

 

1

 

7

 

 

 

1/ 2

 

H

 

 

 

 

 

 

=

 

H(3x 4)

 

dx =

 

 

 

 

H(3x

4)

3dx =

 

3x 4

 

 

3

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/ 2 1

 

7

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1 (3x 4)

 

 

 

 

 

=

 

 

3x 4

7

 

=

 

3 7 4

 

3

 

1

 

 

 

 

 

 

 

3

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3 ( 1)

4 =

 

2

 

5 –

2

1 =

 

8

= 2

2

.

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

3

 

 

3

 

 

 

Приклад 6.173.

$$

H2 sin

x

dx

= 2 H2 sin

x

 

1

dx

= –2cos

x

 

$2

= –2cos

$

+ 2cos

0

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2

 

 

 

 

 

 

0

2 2

 

 

2

0

 

 

 

 

4

 

2

 

= –2

2

 

+ 2

1 = 2 – 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 6.174.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

= H

 

 

 

 

 

 

= arcsin

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x x

2

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

2

 

 

2

5

 

 

2

 

 

9 (x

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= arcsin

5 2

 

– arcsin

2 2

 

= arcsin 1 – arcsin 0 =

$ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

Приклад 6.175.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H1

 

 

 

 

 

 

 

H1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

= arctg(x

+ 1)

1 =

 

 

 

x2 2x 2

 

(x 1)2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= arctg 1 – arctg 0 =

$ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

414

Розділ VI. Інтегральне числення

Приклад 6.176.

16

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

(

x 9

 

x )dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

=

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

x 9 x

(

 

x 9 x )( x 9

x )

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16 (

x 9

 

 

x)dx

 

 

 

1

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

16

 

 

1/ 2

 

 

 

= H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

H( x 9 x)dx =

 

 

 

 

 

H(x

9)

dx +

 

 

x 9 x

 

 

 

 

 

 

9

9

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

1

 

16

1/ 2

 

 

 

 

 

1

 

(x 9)3 / 2

 

16

 

 

1 x3 / 2

 

16

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

H x

 

 

dx

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

(x 9)

 

 

+

 

9

 

0

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

3/ 2

 

 

0

 

9

3/ 2

 

0

27

 

 

 

 

 

0

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

+

 

x3

16

=

 

 

(

 

 

(16 9)3

 

(0 9)3 ) +

 

( 163

03 ) =

27

0

27

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 272 (125 – 27) + 272 64 = 272 162 = 12.

Приклад 6.177.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2

 

dx

 

 

=

H2

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

x(1 x

2

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x x

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

A

 

 

Mx N

 

 

A Ax2 Mx2 Nx

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

x(1 x2 )

 

x

 

1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

x(1 x2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A + Ax2 + Mx2 + Nx = 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

A M 0

 

 

M 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

N 0

 

 

 

!

 

 

N 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

x

0

 

 

 

 

A 1

 

 

 

 

 

 

 

A 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

=

1

x

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x(1 x2 )

 

 

x

1 x2

 

 

 

2

dx

2 dx

 

 

 

 

 

 

 

2

 

xdx

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

H1

 

= H1

 

 

 

H1

 

 

= ln|x|

1

 

 

ln|1+ x2|

1

= ln2 – ln1 –

x(1 x2 )

 

x

 

1 x2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

415

Клепко В.Ю., Голець В.Л. «Вища математика в прикладах і задачах»

1

ln5 +

1

ln2 =

3

ln2 –

1

ln5 =

1

(ln8 – ln5)

=

1

ln

8

.

 

 

 

2

 

 

 

2

2

2

2

2

5

6.6.3. Приклади для самостійного розв’язання

Обчислити інтеграли.

6.178. H3

(2x3 x2 5)dx .

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

6.180. H

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2

(11 5x)

 

 

6.182. H9

 

y 1

dy .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

y 1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

6.184. H

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

x

2

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

x 3

 

 

 

 

 

 

 

 

6.186. H

 

 

 

 

dx .

 

 

x2 4

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.188. $Hsin

x

cos

x

dx .

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

6.190.

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 2x x

2

 

0,5

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.192.

H2

 

 

 

 

dx

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$ 1 cos x

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.179. H2 (x3 4x)dx .

2

 

 

 

 

 

 

 

13

 

dx

 

 

 

6.181. H

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

5

(3 x)

4

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

dx

 

 

 

6.183. H

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

0

 

 

4x 5

 

 

 

 

 

 

 

 

$

4 dx

6.185. H$ cos2 x .

6

2

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

6.187. H

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

5x 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.189. $Hcos

x

cos

3x

dx .

2

 

2

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1

 

 

 

 

 

dx

 

 

6.191.

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 2x x

2

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

2

sin

 

1

dx

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.193. H

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

416

Розділ VI. Інтегральне числення

$

 

 

 

 

4

sin x

 

6.194. H

 

 

 

dx .

cos

2

x

0

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

6.196. H2

cos x cos3 xdx .

$

 

 

 

 

2

$

6.195. H2 sin2 2xdx .

0

3 dx

6.197. H2 2x2 3x 2 .

417

Клепко В.Ю., Голець В.Л. «Вища математика в прикладах і задачах»

§6.7. Методи підстановки та інтегрування частинами

увизначеному інтегралі

Для обчислення багатьох визначених інтегралів необхідно замі+ няти змінну інтегрування. При цьому, якщо визначений інтеграл

Hb

f (x)dx перетворюється за допомогою підстановки x = (t) в

a

 

інший інтеграл, з новою змінною t, то задані межі x1 = a i x2 = b заміняються новими межами t1 = ; i t2 = ? , які визначаються із

вибраної підстановки, тобто із рівнянь a = (;) , b = (? ) . Якщо

'

f ( (t)) неперервні та відрізку [; ; ? ], то

 

(t) і

 

 

b

?

 

 

H f (x)dx = H f ( (t)) '(t)dt .

(6.29)

 

a

;

 

Якщо підінтегральний вираз у визначеному інтегралі можна пред+ ставити в вигляді добутку двох співмножників u та dv, то для обчис+ лення визначеного інтегралу необхідно скористатися формулою інтег+ рування частинами у визначеному інтегралі:

Hb udv = uv

ab Hb vdu .

(6.30)

a

 

 

a

 

 

 

 

6.7.1. Розв’язання прикладів

 

 

 

 

29

 

3 (x 2)2

 

Приклад 6.198. Обчислити H

 

 

 

dx .

 

 

2

 

3

3

3 (x 2)

 

Розв’язок. Введемо підстановку x – 2 = t3, x = t3 + 2, dx = 3t2dt.

Знайдемо нові межі інтегрування, використовуючи рівняння t = 3 x 2 :

x

3

29

t

1

3

418

Розділ VI. Інтегральне числення

Одержуємо

29 3 (x 2)2

 

 

 

 

 

 

3

t2 3t2dt

 

 

 

 

 

 

3 t4dt

 

 

 

3

 

t4 9 9

 

H3

 

 

 

 

dx = H1

 

 

 

 

 

 

= 3 H1

 

 

 

 

 

= 3 H1

 

 

 

 

 

dt =

3 3 (x 2)2

3 t2

 

 

 

3 t2

 

 

 

 

3 t2

 

3

 

4

9

 

 

 

 

 

 

9

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

= 3 H

 

t

 

 

 

 

 

 

dt = 3 H(t2

3

 

 

9

 

 

 

)dt = 3 Ht2dt

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

t

2

 

 

 

 

1

3 t

 

 

 

 

 

 

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

t3

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

3

9 Hdt

 

+ 27 H

 

 

 

 

 

 

 

 

dt =

3

 

 

 

 

 

9t

 

 

+

 

 

 

 

 

 

arctg

 

 

 

 

=

 

 

 

 

2

 

 

 

2

3

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

t

 

 

( 3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

1

= 27 – 1 – 27 + 9 + 9

3 (аrctg

3

 

arctg

 

1

) =

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 8 + 9 3

$

 

 

$

 

 

 

 

3

 

$

 

 

 

 

16 3 3$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 8 + 9

 

6

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 6.199. Обчислити H4

 

 

 

 

xdx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язок. Введемо підстановку x = t2, dx = 2tdt,

 

 

 

x = t.

 

 

 

 

Знайдемо нові межи інтегрування використовуючи рівність t =

x .

Спочатку в рівність t =

 

x підставимо нижню межу інтегрування х = 1,

а потім верхню х = 4, і одержуємо: при х = 1 t = 1; при x = 4t = 2. Нові межі інтегрування 1 t 2. Переходимо до обчислення:

4

 

xdx

 

 

 

 

2

t2tdt

 

 

2

t2dt

2

 

t2 1

1

 

H

 

 

 

 

 

 

= H

 

 

 

= 2 H

 

 

 

= 2 H

 

 

 

 

 

dt =

 

1 x

 

 

1 t

1 t

 

1 t

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

2

t2 1

 

 

1

 

 

 

2

 

 

1

2

2

= 2 H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

= 2 H t

1

 

 

dt

= 2 Htdt

– 2 Hdt +

 

 

 

1

 

t 1

 

 

 

 

1

t

 

 

 

 

 

1

 

t 1

1

1

 

 

2

 

1

 

 

 

 

t2

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

+ 2

H1

 

 

 

 

dt

= 2

 

 

– 2t

 

+ 2ln|t+1|

 

= 4 – 1 – 4 + 2 +

 

 

 

 

 

 

 

t

1

 

 

 

 

2

1

 

1

 

 

1

 

 

 

419

Клепко В.Ю., Голець В.Л. «Вища математика в прикладах і задачах»

+ 2ln 3 – 2ln 2 = 1 + 2(ln 3 – ln 2) = 1 + 2ln 32 = 1 + ln 49 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 6.200. Обчислити H2

 

 

 

 

 

dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2 cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язок. Замінюючи змінну за допомогою підстановки tg

x

 

= t,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

знайдемо cos x =

1 t2

, dx

=

 

2dt

 

, та нові межі інтегрування t

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 t2

 

 

 

 

 

 

 

1

t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

при x

= 0, та t = 1 при х

= $ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

1

 

2dt

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

dx

 

 

1 t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

2

 

 

 

t

1

 

H

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

= 2 H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

arctg

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

1

t

2

 

 

t

2

 

3

 

3

 

3

 

 

 

 

0 2

 

 

0

2

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

2

(arctg

 

1

arctg

 

0

) =

 

 

2

 

(

$

– 0) =

 

$

.

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

6

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

(x3 1)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 6.201. Обчислити

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

4 x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язок. Введемо підстановку x = 2sin t. Одержуємо dx = 2cos tdt, та нові межі інтегрування:

x

1

3

t = arcsin

x

 

$

$

 

6

3

2

 

420

Розділ VI. Інтегральне числення

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

(x3 1)dx

 

 

3

 

((2sint)3 1)2costdt

 

 

3

(8sin3 t 1)dt

 

H

 

 

 

 

 

 

=

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

x

2

4 x

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

4sin

2

t

1

 

 

 

 

 

 

$ (2sint)

 

4 (2sint)

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

1

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

= 2 Hsin tdt

+

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2cos t

$

 

 

ctg t

$ =

 

 

 

 

 

4

 

sin

2

t

4

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2(cos $

– cos $ )

 

1

(ctg $

– ctg

$ ) = 2(

1

 

3

) –

 

4

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

6

 

 

 

3

 

 

 

6

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

1

(

3

 

 

3 ) =

 

7

 

 

 

 

– 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

10

Приклад 6.202. Обчислити H (x 3)sin5xdx .

0

Розв’язок. Для обчислення даного інтеграла використаємо фор+

 

 

 

 

 

b

 

 

b

 

 

 

 

b

мулу інтегрування частинами: Hudv

= uv

Hvdu .

a

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u (x 3),

dv sin5xdx

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du dx,

v Hsin5xdx

cos5x

 

5

 

$

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

1

 

 

 

1

10

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

H (x 3)sin5xdx = –

 

(x + 3)cos5x

 

+

 

 

 

H (x 3)sin 5xdx =

 

5

0

5

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

$

$

1

(0 + 3)cos 5 0 +

1

 

= –

 

(

 

 

+ 3)cos 5

 

+

 

 

sin 5x

5

10

10

5

25

$

2 =

0

421

Клепко В.Ю., Голець В.Л. «Вища математика в прикладах і задачах»

=

 

1

( $ 30 )cos

$

 

+

 

 

3

cos 0 +

1

 

sin 5

$

 

 

 

1

sin 5

0 =

 

 

5

10

 

 

2

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

10

 

25

 

 

 

=

 

1

( $ 30 )0 +

 

3

 

1 +

 

1

 

 

1 –

 

1

 

0 =

 

3

 

 

+

1

=

16

= 0,64.

 

 

5

10

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

25

 

 

 

 

5

 

 

 

25

 

 

25

 

Приклад 6.203. Обчислити H1 arcsin xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u arcsin x,

 

 

dv dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

dx,

 

v x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H1 arcsin xdx = xarcsin x

 

1

 

H1

xdx

 

= 1 arcsin 1 –

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– 0 arcsin 0 + 1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 =

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 6.204. Обчислити H1

x arctg xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u arcctg x,

dv xdx

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du

dx

 

,

 

 

v H xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Застосовуючи до заданого інтеграла формулу інтегрування час+ тинами, одержимо:

H1

x arctg xdx =

x2

arctg x

 

1

x2

 

 

dx

 

=

1

$

1

1

x2 1

1

dx =

1

 

 

 

0

H0

 

 

 

2

 

 

H0

2

 

0

2

 

 

2

1

x

 

 

2 4

2

1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

422

Розділ VI. Інтегральне числення

 

$

 

1

( H1 dx H1

 

 

 

dx

) = $

1

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

1

 

 

 

 

=

 

 

 

(x

10 arctg x

10 ) =

(1 – 0 –

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

8

2

0

0

1 x

8

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– arctg 1 + arctg 0) =

$

 

1

(1 –

$ ) =

$

1

+

$

= $

 

1

 

=

 

$ 2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

2

 

 

 

4

 

 

 

 

8

 

2

 

8

4

 

2

 

 

 

4

 

 

Приклад 6.205. Обчислити He ln2 xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язок. Нехай

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u ln2 x,

 

1

 

 

 

 

 

 

dv dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du 2ln x

 

 

dx, v x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

He ln2 xdx = xln2x

 

1e He 2ln x

 

1

xdx = eln2e – 1ln21 2 He ln xdx =

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= e – 2 He ln xdx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u ln x,

dv dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du

1

dx,

v x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= e – 2 He ln xdx = e – 2(xln x

 

1e He

 

 

1

xdx ) = e – 2(eln e – 1ln 1 –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– x 1e ) = e – 2e + 2e – 2 = e – 2.

Пригадаємо, що ln 1 = 0, ln e = 1.

423

dx

Клепко В.Ю., Голець В.Л. «Вища математика в прикладах і задачах»

6.7.2. Приклади для самостійного розв’язку

6.206. H5

 

 

xdx

.

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

1 3x

 

 

4

 

 

dx

 

 

6.208. H

 

 

.

 

 

 

 

 

1

 

2x 1

0

 

 

6.210. lnH5

ex

ex 1

dx .

 

x

0

e

3

 

 

 

 

 

 

 

0

6.212. H11 3 x 1 .

6.207. H9

xdx

.

 

 

4

 

x 1

6.209. H5

 

xdx

.

 

 

1

 

4x 5

$

H2 dx

6.211. 0 1 sin x cos x .

6.213. Ha

x cos

x

dx .

 

a

 

a

 

 

 

$

 

 

 

6.214.

6.216.

6.218.

6.220.

6.222.

H2 ln xdx .

1 x5

H2 x ln(x 1)dx .

1

H1 x2 e –2xdx.

0

3

dx

 

 

.

 

 

H1 x2 1 x2

 

H1 x ln(1 x2 )dx .

0

6.215. H4 x tg2 xdx .

0

6.217. He ln2 xdx .

1 x2

$

6.219. H2 (x2 1)sin 2xdx .

0

 

 

 

2

4 x2

6.221. H

 

 

dx .

x

2

1

 

 

 

 

 

424