Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

may05119

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
21.05.2015
Размер:
670.28 Кб
Скачать

31

Рас с мот рим примеры ис с л едования функции и пос т рое ния ее графи-

ка.

Пр им ер 1.

И с с л е доват ь функцию

 

 

y =

 

 

4x3 - x4

 

, пос т роит ь график.

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Ф ункция опреде л енанавс ейч ис л овойос и, т .е . D( f )

( ,

¥)+. =¥-

2.

П роверим ч ет нос т ь функции, дл я эт ого рас с мот рим

 

 

 

 

f (- x) =

4(

)3 - (- -)4

 

=

- 4 -

 

= -

4 + x4

x3

3 x4

xx

x

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

П ол уч аем, ч т о

(-

) ¹

 

 

(x)f,f (x )- - ¹(x)f, значf xит , эт о функция общ е го вида.

3.

И с с л едуемая функция не явл яе т с я периодич ес кой.

 

 

4.

Д анная функция непрерывнав каж дойт оч ке обл ас т и опреде л ения, т .к.

 

1

 

(4x3 lim- x4 )=

4x0

3

- x0

4

 

 

, т .е. lim (

) =

(x0 f). f x

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 xx0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

5.

Н айдем т оч ки перес е ч ения функции с ос ями координат .

 

 

 

x = 0 , т огда f (x)= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) = 0 , при

x = 4 , x = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Знач ит , (

 

40,) и (

0,)

- т оч ки пере с еч ения с координат ными ос ями.

6.

Верт икал ь ных ас импт от функция

не

име ет ,

т .к.

вс ю ду

не прерывна.

П роверим, имее т л и функция накл онную ас импт от у:

 

 

 

k1

lim

 

 

y

 

1

 

x2 (4

 

x) lim,=

-

=

=

 

 

 

 

 

 

x

5 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

+∞

 

 

 

 

→+∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k2

lim

 

 

y

1

 

 

x2 (4

 

x) lim+¥ =

-

=

=

 

 

 

 

 

 

x

5 x

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

→−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сл едоват ел ь но, накл оннойас импт от ы функция не име ет .

7. ' ( ) =

4

2 (3 - x), f 'xx( )=f 0x, при x = 0 и x = 3, кот орые явл яю т с я крит ич е -

 

5

 

с кими т оч ками. И с с л едуем эт и т оч ки, опреде л яя знакпроизводной, с л еваи с праваот эт ихт оч ек

 

 

+

+

max

-

Знакf’(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

Знакf(x)

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

f ' (x) > 0

при x

( Î¥,-3), т .е. функция наэт ом инт ервал е возрас т ает ;

 

f ' (x)< 0

при x

(3,Î ¥)+, т .е. функция наэт ом инт ервал е убывает .

 

 

f ' (x) при переходе ч ере з т оч ку x = 3 ме няе т знакс «+» на«-», т .е. эт о

т оч камакс имума,

fmax ( ) =3 4, .5

 

 

 

 

 

f ' (x) при переходе ч ере з т оч ку x = 0 не ме няе т знак, поэт ому в эт ойт оч -

ке экс т ремуманет .

 

 

 

 

 

 

 

8.

' ' ( ) =

12

(2 − x ), fx (xf)= x0

при''

x = 0 и

x = 2 . Э т и знач е ния

x могут

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

быт ь абс цис с ами т оч е кпе региба. И с с л едуе м их, определ яя знак f ''

с л е ваи

с праваэт ихт оч ек:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

-

 

перегиб

+

 

перегиб

- Знакf’’(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00

 

 

 

 

2

 

 

Знакf(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при' '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(x)< 0

x (

 

)U (

,+2¥),,т0.е. функцияÎ¥-

наэт ихинт ервал ахиме ет

выпукл ос т ь, направл енную вверх;

 

 

 

 

f

(x)> 0

при' '

x Î(

02,), т .е. функция наэт ом инт ервал е имее т выпукл ос т ь ,

направл енную вниз;

f '' (x) при переходе ч ерез т оч ки x = 0 , x = 2 функция имее т разные направл е ния выпукл ос т и, т .е. эт о т оч ки перегиба, f (2)= 165 = 32,, f (0)= 0 .

Уч ит ывая вс е пол уч е нные ре зул ь т ат ы ис с л едования, с т роим график:

Пр им ер 2.

 

 

 

 

 

1 - x3

 

И с с л е доват ь функцию y =

, пос т роит ь график.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

1.

Ф ункция опреде л енанавс ейч ис л овойос и, кроме т оч ки x = 0 , т .е.

 

D( f ) (

)U ( , 0 ¥)+,.0

 

=¥-

2.

П роверим ч ет нос т ь функции, дл я эт ого рас с мот рим

 

f (- x)=

1 - (- x)3

 

=

1 + x3

 

 

 

 

(- x)2

x2

 

 

 

 

 

 

 

П ол уч аем, ч т о

(-

) ¹ (x)f,f

(x )- - ¹(x)f, значf xит , эт о функция общ е го вида.

3.И с с л едуемая функция не явл яе т с я периодич ес кой.

4.Д анная функция непрерывнав каж дойт оч ке обл ас т и опреде л ения, т .к.

lim

1 - x3

 

=

1 - x0

3

, т .е .

lim ( )= (x0 f). f x

 

 

 

 

x2

 

 

x0 2

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

В т оч ке x = 0 функция имее т разрыв 2 рода, т .к. lim

1 - x3

 

= +¥ .

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

5. Н айдем т оч ки перес е ч ения функции с ос ями координат .

f (x)= 0 , при

 

x = 1. Т оч ка( 0,1)- т оч капере с еч ения с ос ь ю

абс цис с .

С ос ью

ординат перес еч е ния не т , т ак как т оч ка x = 0 , не явл яе т с я т оч кой

обл ас т и опреде л е ния.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

 

6.

П рямая x = 0

(ос ь ординат) явл яет с я верт икал ь ной ас импт от ой, т .к. при

x = 0 онаимее т бе с конеч ныйразры в.

 

 

 

 

 

 

7.

П роверим, име ет л и функция накл онную

ас импт от у:

 

 

k =

 

 

y

 

= lim

1 - x3

 

 

=lim-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

+∞

x3

 

 

→+∞

 

 

 

 

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(b

 

 

 

 

 

 

æ

1- x

3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kx= ) = ylim-ç

 

 

 

x

2

 

 

 

+ x

÷ =limlim

x

2 = 0 .

x +∞ →

→+∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x +∞ x

Сл едоват ел ь но, прямая y = −x

- накл онная ас импт от а.

 

8.

f ' (x) = -

x3 + 2

 

,

 

 

f '(x)= 0 , при x = -3

 

 

 

, кот орая явл яе т с я крит ич ес койт оч -

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кой; f '(x)

 

не с ущ е с т вует в т оч ке

x = 0 , но эт ат оч кане явл яет с я крит ич е-

с кой, т .к.

 

 

= 0Ïx

 

 

( f ).D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

min

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

-

Знакf’(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Знакf(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f '(x)> 0

при x Î (- 3

 

20,), т .е. функция наэт ом инт ервал е возрас т ает ;

 

f '(x)< 0

при x

(

 

 

3

 

 

 

)U (

, 0, ¥)+,2т .е. функция- Î¥- наэт ом инт ервал е убывает .

 

 

 

 

f ' (x) при переходе ч ерез т оч ку x = -3

 

 

меняет знакс «-» на«+», т .е . эт о

 

2

т оч каминимума, fmin (- 3

 

 

 

)=

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

f ' ' (x)=

 

,

f

(x)¹ 0

,

 

 

f '''(x) не с ущ е с т вуе т при x = 0 , но т .к. x = 0 т оч ка

 

x 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разрыва, т о графикфункции не имее т пере гибав эт ойт оч ке .

 

П о вс е йобл ас т и опре дел е ния

f

(x)> 0 , поэт''

ому е е графиквс ю ду обращ ен

выпукл ос т ью вниз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уч ит ывая вс е пол уч е нные ре зул ь т ат ы ис с л едования, с т роим график:

34

Г л а в а 5. Н еопр едел енны й и опр едел енны й интегр а л ы

§1. Пер в ообр а зна я функ ции

О дной из ос новных задач диффере нциал ь ного ис ч ис л ения явл яет с я от ыс кание производной заданной функции. Разнообразные вопрос ы мат е - мат ич ес кого анал изаи его многоч ис л енные прил ож е ния в геомет рии, ме - ханике, физике и т ехнике приводят к обрат нойзадач е: по даннойфункции

f (x) найт и

т акую

функцию

F(x) , производная кот орой был а бы равна

функции f (x) , т .е.

=

x) f.(F

x) '(

 

 

 

 

 

 

 

Опр едел ение 1.

Ф

ункция

F(x)

называе т с я

перво о б ра зно й

дл я функции

f (x) нане кот ором промеж ут ке Х, ес л и дл я вс ех знач е ний x

из эт ого про-

меж ут кавыпол няет с я раве нс т во

=

x)f.(F x) '(

 

 

 

 

 

Пр им ер ы .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Ф ункция

 

= sin x( явл) Fяетx

с я первообразнойдл я функции

 

= cos x

на( ) f x

вс ейч ис л овойпрямой, т аккакпри л ю бом знач е нии x

x = cos x . )'

(sin

2. Ф ункция

(

) = x3 Fявлx яе т с я первообразной дл я функции

 

= 3(x2 ) fнаx

вс ейч ис л овойпрямой, т аккакпри л ю бом знач е нии x

x3

= 3(x2)'.

 

 

Т еор ем а . Ес л и функция F(x)

- первообразная дл я функции

f (x)

нанеко-

т ором промеж ут ке Х, т о л ю бая другая первообразная дл я

f (x) нат ом ж е

проме ж ут ке мож ет быт ь пре дс т авл е нав виде

F(x) + с , где с

– произвол ь ная

пос т оянная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опр едел ение 2. Е с л и функция F(x) пе рвообразная

дл я функции f (x)

на

некот ором промеж ут ке Х,

т о множ ес т во функций F(x) + с

, где с

– произ-

вол ь ная пос т оянная, называет с я нео пределенны м интегра л о м от

функции

f (x) наэт ом проме ж ут ке и обознач ает с я

ò

=

) +(c .

x(

)F

dxf x

 

П ри эт ом

функция

f (x)

называе т с я

подынт еграл ь ной функцией,

( )dxf -x подынт еграл ь ным выраж ение м, переме нная

x – пере менной ин-

те грирования.

От ыс кание неопредел енного инт еграл апо данной подынт еграл ь ной функции называе т с я инт егрированием эт ойфункции.

Введенная операция - инт егрирование функции, в от л ич ие от операции дифференцирования, многознач на. Э т им объяс няет с я т ермин «не опре - дел енныйинт еграл ».

 

 

Св ой ств а неопр едел енного интегр а л а

 

1. Н еопреде л е нный инт еграл

от ал ге браич ес кой с уммы двух функций ра-

вен

ал гебраич ес кой

с умме

инт еграл ов,

т .е.

ò[

]

ò

±±ò

)dx( .=x g ) ( dx x f ) ( (dx) x g f x

 

1≤in

35

2. П ос т оянный множ ит ел ь мож но выне с т и из-под знака инт еграл а, т .е.

ò

ò

k ¹ 0dx. x× , f )k( =dx k(x )f

 

 

Т а бл ица основ ны хинтегр а л ов

 

xn +1

1. ò xndx =

 

+ С , n ¹ -1

 

 

n +1

2.ò dxx = ln x +С

3.

ò

x

= e x e+ dxС

 

 

4.

òa x dx =

 

 

 

a x

+С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

ò

 

 

 

 

ln a

 

 

 

 

 

 

 

= sin x + С

 

cosxdx

6.

ò

 

 

 

 

 

 

 

cos x + С

= - xdxsin

7.

ò

 

dx

 

 

=

1

arctg

x

+ С

x

2

2

 

 

a

 

 

 

+ a

 

 

 

 

a

 

8.ò cosdx2 x = tgx + С

9.

ò

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

ctgx + С

= -

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

ò

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

С

 

arccos x + С

=

- = + arcsin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

ò

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

arctgx

С

 

 

 

 

 

 

arcctgx + С

= - =

+

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

ò

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

x - a

 

 

 

+ С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

ln

 

 

 

 

 

x

2

 

2

 

 

x + a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- a

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

13.

ò

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

= arcsin

x

+ С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- x

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

14.

ò

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ С +=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

x

 

 

x2

λ

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+ λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§2. Опр едел енны й интегр а л

П ус т ь функция = y(x)fопредел е на на[a,b], a < b . Разобь ем [a,b] наn произ-

вол ь ны х

ч ас т е й

 

 

 

т оч ками:

 

−1 0

1

.....

2

n

= b . < x

i

 

 

i

Т оч ки, раздел яю щ ие

от ре зок [a,b]

на ч ас т ич ны е

от ре зки

[xi−1, xi ]

 

дл иной

i -Dxi −1=,xбуде м называт ь т оч ками раз-

бие ния. Выберем в каж дом из ч ас т ич ных от резков [xi−1, xi ] т оч ку ξi : [x −1 £ ξ £ ixi ] i О бразуем с умму σ :

y

 

 

 

 

f(ξn)

 

 

xn

 

 

xi

 

 

 

 

 

 

f(ξ2)

x2

 

 

 

< x

=< x

< xa

x

<....f(ξ1)<<x

 

x1

 

 

 

0 x0=a ξ1 x1 ξ2 x2

xi-1 ξi xi xn-1 ξn xn

x

 

 

 

 

n

2

2 1

1

å ξξ )Dx(i , i f = ξ )Dx(n n+f.... + i Dxi)

 

 

 

i =1

кот орую назовем инт еграл ь нойс уммойдл я функции

f (x) на[a,b], с оот вет -

с т вую щ ейданному разбиению

[a,b]

нач ас т ич ны е от ре зки и данному выбо-

ру промеж ут оч ныхт оч ек ξi .

 

 

 

Геомет рич ес кий с мыс л

с уммы σ : эт о с уммапл ощ адей прямоугол ь -

ников с ос нованиями Dxi и выс от ами

f i ) .

 

О бознач им ч ерез λ дл ину наибол ьш его ч ас т ич ного от ре зкаразбие - ния λ = max{Dxi }.

36

Опр едел ение. Е с л и с ущ е с т вует конеч ныйпредел I инт е грал ь нойс уммы при λ → 0 , т о эт от предел называе т с я о пределенны м интегра ло м от функ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

n

i

 

i

 

 

ции

f (x)

по от ре зку [a,b] и обознач ае т с я

ò

 

 

å

 

) dxI

x f

 

 

λ →0 i=1

ξ

)Dx(= f lim= (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

Ф

ункция

f (x) называет с я инт егрируемой на[a,b],

ч ис л о а

– ниж ним пре -

 

 

дел ом, ч ис л о b – верхним пре дел ом,

f (x) - подынт еграл ь ной функцие й, x

 

 

– переме ннойинт е грирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Св ой ств а опр едел енного интегр а л а

 

 

 

 

 

 

1.

a

dxf=x0 . (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

òb

 

= -òa

)dx( . x f (

)

dxf

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

b

 

 

 

 

 

а ,

b, с , име ет

 

 

 

 

 

 

3.

К аковы бы

ни

был и

ч ис л а

мес т о

раве нс т во:

 

 

 

b

 

c

b

)dx( . x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò

 

=ò

+ ò

f )

( dx

x( f)

 

dxf x

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

П ос т оянный множ ит ел ь

мож но вынос ит ь

зазнак опреде л е нного инт е -

 

 

грал а: òb

×

= òb

)dx( . x f

(k )

dx

kx f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

О пре дел енный инт е грал

от

ал ге браич ес кой с уммы

функций равен ал -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

b

 

b

 

 

 

ге браич е с койс умме ихинт еграл ов: ò(

 

 

)

ò

 

±±ò

)dx( .=x g )

( dx

x f ) ( (dx)

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

a

 

a

 

 

 

6.

òb

=

- a . b

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Св язьм еждуинтег р а л ом и пер в ообр а зной (фор м ул а Н ью тона - Л ей бница )

Е с л и F(x) пе рвообразная дл я

f (x)

на[a,b], т о

b

( )

= x)

 

b-F( a) F( (b) F dxf x

ò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

Пр им ер ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

1

1

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ò

7

 

 

8

8

 

 

. =- × =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

0

x dx1

 

 

0

=

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

8

 

 

 

8

 

 

 

8

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

2. ò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

40

sinxdx

 

 

0sinsin

 

0 =co-s

 

=-

=

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

§3. Основ ны е м етоды

интегр ир ов а ния

 

 

 

 

 

 

 

I. Н епоср едств енное интегр ир ов а ние

 

 

 

 

 

æ

 

5

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. òç x

 

 

 

 

 

7 sin x

 

 

- 5÷+dx =+

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пре дс т авим инт е грал какс умму инт еграл ов, пос т оянныймнож ит е л ь выне- с е м зазнакинт е грал а(ис пол ь зуя с войс т ванеопреде л енного инт еграл а):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

5òdx =

ò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò +

ò

 

ò

 

 

 

x

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xdx

 

 

 

 

-7

sin +

 

 

= -

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ис пол ь зуя формул ы 1, 2 и 6 т абл ицы ос новныхинт е грал ов, находим:

 

 

 

 

x6

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

+ Clnx-x

 

7x+cos

 

=+

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x dx =2x5 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x = (ab)x , aи b

 

преобразуем подынт еграл ь ную функцию , ис пол ь зуя формул у

 

вос пол ь зуемс я формул ой4 т абл ицы ос новныхинт еграл ов:

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

60x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

ò

 

 

dx

 

60

+ С

dx =25 3

= = × ×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

ln 60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ò

 

 

 

 

 

 

 

 

= arcsin

+ C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 - x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И нт еграл т абл ич ны й, по формул е 13, где a =

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ò

 

 

 

x4

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+ x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

инт еграл

 

 

 

 

 

 

не

 

 

т абл ич ный,

поэт ому

преобразуем

его.

Т ак

как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

)(x

2

 

)+x1:- 1 x

4

 

+x1 ==1 + 1-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

2

 

 

 

)(x2 + 1)+ 1 - 1 (x2 + 1)(x2 - 1)

 

 

 

 

dx

ò

(

2

1)

 

 

x3

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

dx +

 

 

 

 

 

 

C

 

arctgx

x + C dx x + a

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + x2

 

 

 

 

 

1 + x2

 

 

 

1

+ x2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò

 

 

ò

ò

II. М

 

 

етодподв едения функ ции подзна к диффер енциа л а

 

 

 

 

5. ò

 

 

 

 

5xdxcos=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П ерейдем кновойпеременнойинт егрирования. Т .к.

(5 )= 5dx , умножd x им и

 

разде л им данны йинт еграл на5:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

ò

 

 

 

 

 

 

 

(5 )

5

51=cos5 +sinC x

=

 

 

 

x

 

xd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

ò

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò

 

 

5

 

(cos x)

 

 

 

cos6

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x × sin xdx =

 

 

 

 

 

 

xd-

cos + C

- =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П ереходим к новой пе ременной инт е грирования,

(

) = - sin xdx . Умноdcos- x

 

ж им и разде л им данны йинт е грал на-1:

 

(arctgx)4

 

4

 

(arctgx)5

 

 

 

7. ò

1

+ x

2 dx = ò(

)

 

(arctgx)=

d

+arctgxC

 

 

 

 

 

 

 

5

 

1

 

П ереходим кновойпеременнойинт егрирования, d(arctgx) =

dx .

1 + x2

III . М етодза м ены

пер ем енной :

 

 

 

 

(вводя новую переменную , необходимо вс е с ос т авл яю щ ие подынт е грал ь - ного выраж е ния заме нит ь ч ерез не е)

8. ò

e

2 x−1

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x -

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П ол ож им t =

 

, т огдаx =

t 2 + 1

;

1

2

= tdt. Н× аходимtdt

dx

2x - 1

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò

 

et

 

 

 

 

 

 

ò

 

t

 

 

 

 

 

 

 

t + C=.=Возвращe dt=

eаяс ь tdtкпере менной x , оконч ат ел ь но имеем:

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

2 x−1

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ C

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò 2x -1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. ò3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - 4xdx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вос пол ь зуе мс я заме ной t = 3

 

 

 

, т огдаx =

1 - t 3

;

 

 

 

 

= -

3

2 dt . Тt огда dx

 

 

 

1 - 4x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

ò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

ò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ C . Оt-конч=

атdtе л ь-ноt= имее×

мdt=:t-t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1 1C .-4x

 

 

 

 

 

 

-x-

 

 

- =

 

 

 

xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV. М

 

етодинтегр ир ов а ния по ча стям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с ис пол ь зованием формул ы ò

 

=

 

 

 

 

- òVdU ,

 

 

 

UV

 

UdV

 

 

 

 

где U и V - диффе ренцируе мы е функции от

 

x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П риме нение эт ой формул ы це л е с ообразно в т ех с л уч аях, когдапос л е дний

 

 

инт еграл

 

будет

 

 

прощ е

ис ходного ил и подобны й е му. За U

принимает с я

 

 

функция,

 

 

кот орая

 

 

при

 

дифференцировании

 

упрощ ает с я

(например:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,xx3x),lnза, xdV

 

arccosвс егдавыбирает, arcsinс я т акое выраж ение,

с одер-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ж ащ е е dx ,

из кот орого пос ре дс т вом инт егрирования мож но найт и V .

 

 

 

 

10. ò x ln xdx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П ол ож ив

 

 

=

 

 

 

 

 

 

;

 

 

ln= xdx , найдеudv м xdu

 

 

1

 

 

 

;

 

 

 

ò xdx==

x2

 

,vподс= dx т авл яя в фор-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

мул у, пол уч им:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

2

æ

 

 

 

2

ö

2

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln x

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

ln x

 

 

 

 

 

 

 

 

ln x

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

çln x

-

 

÷ + C =

+

-

=

-

2

 

2 x

 

2

 

2

 

2

 

 

4

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

 

ø

 

 

 

 

 

11. ò xarctgxdx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П ол ож ив

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

= xdx , найдеdv м

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

, подс т авл яя в форму-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du =arctgx

 

; v =dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2 + 1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л у, пол уч им:

=

 

x

2

arctgx -

 

1

 

ò

 

 

 

 

x

2

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пос л еднийинт еграл ре ш им от дел ь но:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 1 - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

+ 1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

dx -

 

 

 

dx

 

 

 

 

arctgx + С

= x -

dx

 

 

x2 +

1

 

 

 

x2 +

1

 

ò x

+ 1

 

x + 1

ò

ò

 

 

 

 

 

ò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

+ 1 2

 

 

 

ò 2

 

 

ò

подс т авл яем в ис комы йинт еграл :

 

x 2

 

 

x

1

 

 

x 2 +1

x

 

 

 

 

 

 

arctgx

 

 

 

 

 

C =

+ arctgx= arctgx+-

 

-+ C

 

 

 

2

2

2

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

12. òex sin xdx =

 

 

 

 

 

 

 

П ол ож ив

=

x ; = sin xdx , найде мdvu e

 

x

ò

- cos= = x , подс; =т авлxdxsinяя в

v dx e d

формул у, пол уч им:

x

ò x cos xdx =

e ecos x +

= -

 

 

 

39

 

 

 

Д л я ре ш е ния пол уч енного инт е грал авос пол ь зуемс я инт егрированием по

 

ч ас т ям. П ол ож ив =

x ; = cos xdx , найдемdvu e x

ò

= sin= x , под; =- xdxcos

v dx

с т авл яя в формул у, пол уч им:

 

 

 

 

- ò

x xsin xdx+

x = -esin x e e cosx

 

 

 

П еренос я инт еграл из правойч ас т и в л евую , пол уч аем:

ò

 

 

 

 

x

 

x sin x + С

x e

xcos+

ee = -2xdx sin

 

 

 

 

 

 

 

О конч ат е л ь но имее м: òe x sin xdx

 

e x

(

x

cos=x) + С

 

sin-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V. И нтегр ир ов а ние с пом ощ ью

фор м ул

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

1

[ sin(

 

)

sin(

- β )]

α+ sin+ β×

α

α=

β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

1

[ cos(

 

)

cos(

- β )]

α+

cos+ β ×

α

α=

β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

1

sin[ (

 

)

cos(

+ β )]

α-

cos- β ×

α

α=

β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

ò

4

sin

ò

[

sin(

 

 

)

 

 

 

(

 

 

ò

(

4 ) 2 6cos]dxcos=x

2 x- cos-

d=

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

4 )] 2 cos[

1

ò

2 cos 1

ò

6

 

cos

1

2

 

sin1

6

+sinC

x

-

x

=

xdx

-

xdx

 

2

 

2

 

 

 

 

 

4

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г л а в а 6. Ф унк ции м ногихпер ем енны х.

§1. Понятие функ ции м ногихпер ем енны х

Опр едел ение. Е с л и

упорядоч е нной паре (x, y) из не кот орого ч ис л ового

множ ес т ва

D = {(x, y)} пос т авл ено в с оот вет с т вие, с огл ас но не кот орому

правил у f ,

ч ис л о z

из множ е с т ва Z , т о говорят , ч т о намнож ес т ве D за-

данафункция z = f (x, y) . П ереме нные x и y называю т с я не завис имыми пе - реме нными ил и аргуме нт ами, z - завис имая пе реме нная ил и функция двух переменных, D - обл ас т ь определ е ния функции, Z = { f (x, y)}- множ ес т во

знач е нийфункции.

 

 

 

 

Т ак как каж дой упорядоч е нной паре ч ис е л

(x, y) при фикс ированной

прямоугол ь ной с ис т еме координат

с оот вет с т вуе т

е динс т венная т оч ка М

пл ос кос т и и, обрат но, каж дойт оч ке

М

с оот вет с т вует единс т венная упоря-

доч енная парач ис ел

(x, y) , т о функцию

двух пе реме нных мож но рас с мат-

риват ь как функцию

т оч ки М и вме с т о z = f (x, y) пис ат ь z = f (M ) , где

M = (x, y) . О бл ас т ью

определ е ния функции в эт ом с л уч ае явл яет с я некот о-

рое множ ес т во {М } т оч екпл ос кос т и.

 

 

 

40

 

 

 

 

Анал огич но мож но определ ит ь функцию

л ю бого конеч ного ч ис л а

независ имы х

пе реме нны х

z = f ( x1,x2 , x3 ,..., xn )

ил и

z = f (M ) ,

где

=

31

2 xn ) . Mx ,...x , x (,

,

 

 

 

 

П римеры функции двухпереме нных:

 

 

 

1. z = x2 + y2 .

О бл ас т ь определ е ния эт ой функции – множ ес т во {М }

вс ех

пар ч ис е л (x, y) , т .е. вс я пл ос кос т ь xOy , амнож ес т во знач ений – проме ж у-

т ок Z = [0, + ∞) .

2. z = 1- x2 - y2 . О бл ас т ью опре дел ения данной функции явл яет с я множ е - с т во вс ех т оч ек, дл я кот орых выраж ение 1- x2 - y2 определ е но, т .е. мно- ж е с т во т оч е к, дл я кот орых1- x2 - y2 ³ 0 ил и x2 + y2 £ 1, - эт о круг с цент ром в нач ал е координат и радиус ом – е диница. М нож ес т во знач е ний –от резок

[0,1] .

§2. Ча стны е пр оизв одны е и диффер енциа л ы 1-го пор ядк а

дл я

функ ции м ногихпер ем енны х

 

П ус т ь функция z = f (M ) опре дел е нав некот орой окре с т нос т и т оч ки

M (x, y) . П ридадим пе ре ме нной x в т оч ке M произвол ь ное приращ е ние

x ,

ос т авл яя знач е ние пе реме нной y не изме нны м, т .е. пере йде м напл ос кос т и

от т оч ки M (x, y) к т оч ке

M1 (x + Dx, y) . П ри эт ом

x т аково, ч т о M1

л еж ит в

указанной окрес т нос т и

т оч ки M . Т огда с оот вет с т вую щ ее

приращ е ние

функции

Dzx = f (x + Dx, y) - f (x, y)

 

 

 

 

 

x

 

называе т с я ча с тны м прира щением функции по

перем енно й

в то чке

M (x, y) .

Анал огич но опре де л яет с я ч ас т ное приращ е ние функции по переменной y :

 

 

 

y

 

( ,

 

 

)- (D,+y).xDf = y

zy x f

 

Опр едел ение. Ч а с тно й про изво дно й функции

 

 

z = f (x, y)

по пере ме нной x

называе т с я конеч ныйпредел при x → 0 от нош ения:

 

 

 

 

(

,

 

 

 

 

 

 

D

 

 

f xz

 

 

 

 

 

lim

) - (+,Dy)x f yzxx

 

 

 

x (

f, y)' x

lim

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

 

 

 

=

 

Dx

 

 

x→Δ0 Dx

 

x

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анал огич но:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч а с тно й про изво дно й функции z = f (x, y)

 

 

по

перем енно й

y называет -

с я конеч ны йпреде л при

y → 0 от нош е ния:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

( ,

)- + (D, y)x f

 

yz y

 

yfxz

 

y ( f, y)' x.

lim

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

 

 

Dy

 

 

y→0 Dy

 

y

y 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пр им ер ы .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

z

 

 

 

1. z = x2 - 2xy2 + y3 . Н айт и ч ас т ны е производные

 

 

 

,

.

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]