Ch_2_-_Pr-m_Gl_8-11
.pdf4. |
|
x |
|
x |
(x −1) |
= |
∞ |
= |
lim |
1 |
= 0. |
||||
lim (х - 1) e |
|
= ∞; lim (х - 1) |
e =[ ∞·0] = lim |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
L |
− x |
|
− x |
|||||||||||
|
x→+∞ |
|
x→−∞ |
x→−∞ |
|
|
|
|
∞ |
|
x→−∞ − L |
|
|
Следовательно, прямая у = 0 (ось абсцисс) является левосторонней горизонтальной асимптотой.
5. у' = ex + (х - 1) ex = х ex. Производная обращается в нуль в точке х = 0. Знаки производной показаны на рис. 8.9.
Рис. 8.9
Таким образом, функция убывает на интервале (-∞; 0), возрастает на интервале
(0; +∞); х= 0 – |
точка минимума и ƒ min (0) = -1. |
6. у" = ex + xex = ex (x + 1); y" = 0 при х = -1. Производная y"<0, если х +1 < 0, т.е. |
|
на интервале |
(− ∞;−1 ). На интервале (− 1;+∞) у" > 0. Таким образом, функция выпукла |
вверх на интервале(− ∞;−1 )и выпукла вниз на интервале (− 1;+∞) ; х = -1 – точка перегиба. 7. Точка пересечения с осью ординат (0; -1), с осью абсцисс – (1;0). График
функции изображен на рис. 8.10.
Рис. 8.10
Найти асимптоты графика функции:
|
|
|
1 − x3 |
|
|
|
2 + xe x |
|
(2x 2 − 1) |
|
− x |
|
|||||||||||
8.100. у = |
|
(2 − x)(1 + 3x 2 ) |
. |
8.101. у = |
|
|
|
. |
8.102. у = |
|
|
|
e |
|
|
. |
|||||||
|
3 + e x |
|
x |
|
|
||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
arccos х |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
8.103. у = |
|
|
|
|
8.104. у = |
8.105. у = |
|
3x3 − x 2 . |
|
||||||||||||||
|
|
sin |
|
|
. |
|
|
|
. |
|
|
||||||||||||
|
x |
x |
|
x2 − π |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
8.106. у = |
ln 2 x |
|
. |
|
|
8.107. у = |
|
|
|
1 − cos х |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исследовать функции и построить их графики:
8.108. у = |
|
2x |
. |
|
|
8.109. у = x 2 (x − 4)2 . |
|||||||||||
1 + x 2 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
8.111. у = (x + 1)e− x . |
|
|
− |
x2 |
|
|
|
|
|
||||||||
8.112. у = xe 2 . |
|||||||||||||||||
|
e x |
− e− x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
8.114. у = |
8.115. у = 3 1 − ln х . |
||||||||||||||||
|
|
|
|
. |
|||||||||||||
e x |
+ e − x |
||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
8.117. у = xe x . |
|
|
|
8.118. у = |
|
. |
|
|
|||||||||
|
|
|
1 − e x |
||||||||||||||
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.120. у = |
|
|
|
|
|
. |
8.121. у = ln(x + x 2 + 1). |
||||||||||
|
|
||||||||||||||||
3 |
(x 2 + 1) |
2x
8.110. у = 2 + x3 .
8.113. у = ln х . x
1
8.116. у = e x .
8.119. у = sin x + cos 2 x .
1
8.122. у = . sin х + cos х
39
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
||
8.123. у = 3 x + 1 − 3 x − 1 . |
+ |
|
|||||||||||
8.124. у = |
|
|
|
|
|
|
. |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
3 x + 1 |
3 |
x − 1 |
8.6. Применение производной в задачах с экономическим содержанием
Краткая теория
1.Функция издержек С(х) определяет затраты, необходимые для производства х единиц данного продукта. Прибыль Р(х) = D(х)– С(х), где D(х)– доход от производства х единиц продукта.
Средние издержки А(х) при производстве х единиц продукта есть С(х) . Предельные
х
издержки М(х) = С'(х).
2. Оптимальным значением выпуска для производителя является то значение х единиц продукта, при котором прибыль Р(х) оказывается наибольшей.
8.125. Функция издержек имеет вид С(x) = 100 + 1 x2, а доход при производстве x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||
единиц товара определяется следующим образом: |
|
|
|
если x < 0, |
|||||||||||
D(x) = 4000x, |
|
|
|
|
|||||||||||
|
4000(100 + |
|
|
), если x > 0. |
|||||||||||
|
x − 100 |
||||||||||||||
Определить оптимальное для производителя значение выпуска x0. |
|||||||||||||||
Решение. Функция прибыли имеет вид: |
|
|
|
|
|
||||||||||
100 + 4000x − |
1 |
x 2 , |
|
|
|
если x < 100, |
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
P(x) = |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
||||
399900 + 400 |
x − 100 |
− |
x2 , если x > 100. |
||||||||||||
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||
Найдем производную функции прибыли: |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
4000 − 2x, |
если x < 100, |
|||||||||||
P' x |
) |
= |
|
2000 |
|
|
|
|
|
|
|||||
( |
|
|
|
|
− x, |
если x > 100. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
x −100 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Очевидно, P'(x) > 0 при x <100, |
так что наибольшее значение прибыли на отрезке |
[0; 100] есть P(100) = 399900. Найдем теперь наибольшее значение прибыли на интервале (100; +∞). Имеется одна критическая точка x = 200. При этом P'(x)>0 при 100< x <200 и P'(x)<0 при x>200, т.е. x = 200 – максимальное значение P(x) на интервале (100; +∞).
P(200) = 419900 > P(100), таким образом, xопт = 200 (ед.).
8.126. Функция издержек имеет вид |
|
x2 |
|
C(x) = 10+ |
|
. На начальном этапе фирма |
|
|
|||
|
10 |
|
организует производство так, чтобы минимизировать средние издержки A(x). В дальнейшем на товар устанавливается цена, равная 4 усл. ед. за единицу. На сколько единиц товара фирме следует увеличить выпуск?
Решение. Средние издержки A(x) = 10 + x принимают минимальное значение при x 10
x = 10. Предельные издержки M(x) = x . При установившейся цене p = 4 оптимальное
5
значение P(x) выпуска задается условием максимизации прибыли: P(x) = 4x- C(x)→max, т.е. 4 = M(x), откуда xопт = 20.
Таким образом, производство следует увеличить на 10 единиц.
8.127. Фирма минимизирует средние издержки, которые получаются в результате равными 30 руб./ед. Чему равны при этом предельные издержки?
40
Определить оптимальное для производителя значение выпуска x0, при условии, что весь товар реализуется по фиксированной цене за единицу p и известен вид функции издержек C(x):
8.128. C(x) = 13 + 2x + x3; p = 14. |
8.129. C(x) = 10 + x + |
1 |
|
|
|
|||||
x x ; p = 8. |
||||||||||
|
||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
||
8.130. C(x) = 8 + |
1 |
x + |
1 |
2x ; p = 1,85. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4 |
10 |
|
|
|
|
|
|
Найти максимальную прибыль, которую может получить фирма производитель, при условии, что весь товар реализуется по фиксированной цене за единицу р известен вид функций издержек С (х):
8.131. С(х) = 10 + |
х |
+ |
х2 |
|
; |
р = 10,5. |
8.132. С(х) = 8 + |
х |
+ |
х3 |
; р = 6,5. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 |
|
4 |
|
|
|
|
2 |
8 |
|
||||||
8.133. С(х) = 2х + |
1 |
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
е2 |
; |
р = 40. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При производстве монополей х единиц товара цена за единицу р (х). Определить |
оптимальное для монополии значения выпуска х0 (предполагается, что весь производственный товар реализуется), если издержки С (х) имеют вид:
8.134. С(х) = 10 + х + |
х2 |
; |
р (х) = 8 - |
|
|
. |
8.135. С(х) = 10 + (х −1) 3 ; р (х) = 10 − |
4 |
|
|
. |
||||
|
х |
х |
|||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
||
8.136. С(х) = |
х |
+ |
х3 |
; |
|
р (х) = 8 - |
х |
. |
|
|
|
|
|
||
2 |
8 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
8.137. Монополия устанавливает фиксированную цену р = 380 за единицу товара. Издержки при производстве х единиц товара равны С(х) = 292х + х2 . При этом
количество |
|
реализуемого товара К (х) |
зависит |
от х следующим образом: |
|||
К(х) = х + ( |
|
|
− |
|
) . Определить значение |
х, при |
котором монополия получит |
|
х0 |
х |
|||||
максимальную прибыль. |
|
|
8.138. Монополия производит фиксированное количество х единиц товара и устанавливает на единицу товара цену р > р0 . Количество реализуемого товара К зависит
от р следующим образом (р0 – |
цена, при которой будет реализован весь товар): |
К( р) = хе р0 − р |
(р0 < 1). |
Определить значение р, при котором монополия получит максимальную прибыль. 8.139. Решить задачу 8.138 при условии, что
К( р) = |
|
х |
( р0 < |
1 |
). |
|
|
|
+ р − р0 )2 |
|
|
||||
(1 |
2 |
|
|
|
|||
8.140. На начальном этапе производства фирма минимизирует средние издержки, |
|||||||
причем функция издержек имеет вид С(х) = 10 + 2х + |
5 |
х2 . В дальнейшем цена на единицу |
|||||
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
товара устанавливается равной р = 37. На сколько единиц товара фирме следует увеличить выпуск? На сколько при этом измениться средние издержки?
8.141. Функция издержек имеет вид С(х) = 40х + 0,08х3 . Доход от реализации единицы продукции равен 200. Найти оптимальное для производителя значения выпуска продукции.
8.142. Зависимость объема выпуска (в денежных единицах) продукции V от
капитальных затрат х определяется функцией V (x) = 3 ln(1 + x3 ) . Найти интервал значений х,
4
на котором увеличение капитальных затрат не эффективно.
8.143. Считается, что увеличение реализации у от затрат на рекламу х (млн. руб.) определяется соотношением: у = 0 ,01 х . Доход от реализации единицы продукции
41
равен 20 тыс. руб. Найти уровень рекламных затрат, при котором фирма получит максимальную прибыль.
8.144. Количество реализованной монополии продукции х в зависимости от цены р
за единицу определяется соотношением х = х ( |
р0 |
− 1 )( р < р |
) . Найти значение цены р, |
|
|||
0 |
р |
0 |
|
|
|
|
при котором монополия получит наибольшую прибыль.
8.145. Доход от производства продукции с использованием х единиц ресурсов составляет величину 400 х . Стоимость единицы ресурсов составляет 10 усл.ед. Какое количество ресурсов следует приобрести, чтобы прибыль была наибольшей?
8.146. Функция издержек имеет вид С(х) = х + 0,1х2 . Доход от реализации единицы продукции равен 50. Найти максимальное значение прибыли, которое может получить производитель.
8.147. Зависимость дохода монополии от количества выпускаемой продукции х
определяется |
как |
D(x) = |
100x - 1000 |
|
|
х |
(400 ≤ х ≤ 900) . Функция |
издержек на этом |
|||
промежутке |
имеет |
вид: |
С(х) = 50х + |
4 |
|
|
. Найти оптимальную |
для монополии – |
|||
х |
х |
||||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
производителя значение выпуска продукции.
8.148. Цена на продукцию монополии – производителя устанавливается в соответствии с соотношением, идентифицируемом как р = р0 (1-0,2 х ). При каком значении выпуска продукции доход от ее реализации будет наибольшим?
8.149. Функция издержек С(х) имеет вид: С(х) = 2х, х ≤ 100; С(х) = 200 + р(х − 100)2 , x > 100. В настоящий момент уровень выпуска продукции х = 200. При каком условии на параметр р фирме выгодно уменьшить выпуск продукции, если доход от реализации единицы продукции равен 50?
42
|
|
Глава 9. |
Дифференциал функции |
|
|
|
|
Краткая теория |
|
1. Приращение |
y дифференцируемой функции y = f (x) может быть представлено в |
|||
|
виде: |
y = f ′(x) x + α ( |
x) x , |
(9.1) |
где |
f ′(x) - производная функции |
f (x) ; |
x - приращение независимой переменной; |
|
α ( x) - бесконечно малая величина. |
|
функции y = f (x) называется главная, |
||
2. |
Дифференциалом (первого порядка) |
линейная относительно x часть приращения функции, равная произведению производной на приращение независимой переменной:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy = |
f ′(x) x |
|
|
|
|
(9.2) |
|||||||
Дифференциал независимой переменной равен приращению этой переменной: |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dх = |
x |
|
|
|
|
(9.3) |
|||||||
Поэтому дифференциал функции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy = f ′(x)dx |
|
|
|
|
(9.4) |
||||||||
3. Свойства дифференциала: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
1) dc = 0 , где с = const. |
|
2) d (cu) = c du. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
3) |
d (u ± v) = du ± dv. |
|
4) |
d (uv) = v du + u dv. |
|
|
|
|
(9.5) |
||||||||||||||||
|
|
|
u |
vdu − udv |
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
5) |
d |
|
= |
|
|
|
. |
6) dy |
= f (u) du. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
v2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
4. Применение дифференциала в приближенных вычислениях. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
При достаточно малых значениях ∆х приращение функции ∆у ≈ dy, т.е. |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x + |
x) ≈ f (x) + f ′(x) x. |
|
|
|
|
(9.6) |
||||||
Чем меньше значение ∆х, тем точнее формула (9.6). |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Если аргумент х вычислен с относительной погрешностью δ |
x |
= |
x |
, |
то, функция |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x) − с относительной погрешностью δ |
y |
= |
y , определяемой по формуле |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
xf ′(x) |
|
|
|
|
|
δ y |
= |
|
Ex ( y) |
|
δ x , |
|
|
|
|
(9.7) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где |
|
Ex ( y) |
|
|
- эластичность функции |
|
(по |
|
абсолютной величине). |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Дифференциалы высших порядков.
Дифференциалом второго порядка (или вторым дифференциалом) d2y функции
y = f(x) называется дифференциал от дифференциала первого порядка этой функции,
т.е.
|
d2y = d(dy). |
|
(9.8) |
Дифференциалом n-го порядка dny называется дифференциал от дифференциала |
|
||
(n – 1) – го порядка этой функции, т.е. |
dny = d(dn-1y). |
(9.9) |
|
9.1. Найти дифференциал функции y = x2 + x + 1 в точке х = 2 двумя способами: |
|
||
а) выделяя линейную относительно ∆х часть приращения функции ∆у; |
|
||
б) по формуле |
dy = f′(x) dx. |
|
|
Решение. |
|
f(2) = ((2 + ∆x)2 + (2 + ∆x) + |
|
а) Приращение функции ∆у = f(x + ∆x) – f(x) = f(2 + ∆x) – |
|||
1) – (2 2 + 2 + 1) = 5∆x + ∆x2. Выделяя линейную относительно ∆x часть приращения |
|
||
функции, получаем, что dy = 5∆x = 5dx. |
|
|
|
б) Дифференциал функции dy = (x2 + x + 1)′dx = (2x + 1)dx = (2·2 + 1)dx = 5dx. |
|
||
9.2. Найти 1,0050,5; |
1,035. |
|
|
Решение. Получим вначале приближенную формулу для вычисления любой n-й степени. Полагая f(x) = xn, найдем f′(x) = nxn-1 и в соответствии с (9.6):
43
(x + ∆x)n ≈ xn + nxn-1∆x. В данном примере для x = 1: 1,0050,5 ≈ 1 + 0,5·0,005 = 1,0025; 1,035 ≈ 1 + 5·0,03 = 1,15.
9.3. Использую понятие дифференциала, вычислить приближенно arcsin 0,51. Решение. Рассмотрим функцию y = arcsin x. Полагая x = 0,5, ∆x = 0,01 и применяя
формулу (9.6), имеем:
arcsin(x + ∆x) ≈ arcsin x + (arcsin x)′ ∆x = arcsin x + 1 Dx .
1 - x2
Следовательно,
arcsin 0,51 ≈ arcsin 0,5 + |
|
|
1 |
× 0,01 |
= π / 6 + 0,011 |
= 0,535. |
|
|
|
||||
1 |
- (0,5)2 |
|
|
|
9.4. С какой точностью может быть вычислен объем шара, если его радиус измерен с точностью до 1%?
Решение. Объем шара радиуса x равен f(x) = (4/3)πx3. Найдем f′(x) = 4πx2,
Ex |
( f ) |
|
= |
|
f ¢(x)x |
|
= |
x × 4πx2 |
= 3 и по формуле (9.7) δ y » 3δ x = 3 ×1 = 3% . |
|
|
|
|||||||
|
|||||||||
|
f (x) |
(4 / 3)πx3 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
9.5. Найти количество лет, в течение которых первоначальная сумма вклада увеличится в два раза, если ставка банковского процента (за год) равна r.
Решение. Найдем количество лет T , в течение которых первоначальная сумма вклада увеличится в два раза. Так как за год вклад увеличивается в (1 + r/100) раз, то за T лет вклад увеличится в (1 + r/100)T раз. Таким образом, необходимо решить уравнение
(1 + x/100)T |
= 2. Логарифмируя, получаем T ln(1 + r/100) = ln2, откуда T = |
ln 2 |
|
|
. |
|
|
r |
|
||||
|
|
ln(1 + |
|
) |
|
|
|
|
|
100
Для приближенного вычисления значения ln(1 + r/100) используем понятие дифференциала. Получим вначале приближенную формулу для вычислении ln x. Полагая
f(x )= ln x, найдем f′(x) = 1/x и в соответствии с (9.6) ln(x + ∆x) ≈ ln x + x . В данном x
примере для x = 1, ∆x = r/100 получим ln(1 + r/100) = ln1 + r/100 = r/100. Таким образом
T ≈ 100 ln(2/r). Так как ln2 ≈ 0,7, получаем, что время удвоения вклада T ≈ 70/r (лет).
9.6. Найти dy и d2y, если y = |
ln x |
. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln x ′ |
1 - ln x |
|
2 |
|
||
Решение: |
dy = |
f ¢(x)dx = |
|
dx = |
|
dx |
|
; |
||
|
x2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
2 |
1- ln x |
|
1- ln x ′ |
2 |
-x - (1- ln x)2x |
2 |
|
2 ln x - 3 |
|
2 |
|
|||||||||||
d |
|
y = d (dy) = d |
|
|
dx |
= |
|
|
|
dx |
|
= |
|
|
dx |
|
= |
|
|
|
dx |
|
. |
|
x |
2 |
x |
2 |
|
x |
4 |
|
x |
3 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найти приращения функций и их дифференциалы и вычислить их значения при заданных x и ∆x:
9.7. |
y = 2x3 + 5x 2 , x = 1, Dx = 0,1. |
9.8. y = x2 + 5x, x = 2, Dx = 0,001. |
9.9. |
y = 1 - x3 , x = 1, Dx = -1/ 3. |
|
Найти дифференциалы первого порядка функций и вычислить их значения при заданных x и ∆x:
9.10. y = |
2 |
, x = 9, Dx = -0,01. |
9.11. y = tgx, x = π , Dx = |
|
π |
. |
|
|
|
|
|||||
|
|
x |
3 |
180 |
|
||
9.12. y = x ln x, x = 1, x = 0,01. |
|
|
|
|
44
Найти дифференциалы первого порядка функций:
9.13. y = |
1 |
|
|
|
|
|
|
+ |
49 |
arcsin |
x |
. |
9.14. y = |
1 |
ln |
x − 6 |
. |
|||||
|
|
49 − x2 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
2 |
2 |
7 |
|
12 x + 6 |
||||||||||||||||||
9.16. y = x3 − 3x2 + 3x. |
|
|
|
9.17. y = x4 − 3x2 + 4. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||
9.19. y = ln(sin |
|
|
|
|
|
|
|
9.20. y = e− |
|
. |
||||||||||||
x). |
|
|
|
|
|
cos x |
||||||||||||||||
9.22. y = |
a |
+ arctg |
x |
. |
|
|
|
9.23. y = x ln x. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9.25. y = x3 + x x.
9.28. y = |
x + 1 |
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
x − 1 |
|||||
9.31. y = ln |
1 |
− x |
. |
||||
|
|
||||||
|
1 |
+ x |
9.26.y = arctg(x2 + 1).
9.29.y = arctge2 x .
9.32.y = x ln x − x.
9.15. y = arcsin x2.
9.18.y = sin3 2x.
9.21.y = arctg 1 .
x
9.24.y = arcsin x.
9.27.y = x3 sin x.
9.30. y = |
|
x |
. |
|
|
||
1 |
− x |
Найти дифференциалы второго порядка функций:
9.33. |
y = 4x5 − 7x2 + 3. |
9.34. |
y = cos 2x. |
9.35. y = 4− x 2 . |
9.36. |
y = sin 2x. |
9.37. |
y = tg2x. |
9.38. y = (x − 1)0,5. |
9.39. |
y = x 2 ln x. |
9.40. |
y = x sin x. |
|
Используя понятие дифференциала, приближенно вычислить:
9.41. е0,2. |
9.42. ln 1,02. |
9.43. 170,25. |
9.44. arcsin 0,54. |
9.45. 1.021/3. |
9.46. cos 151o. |
9.47. sin 29o. |
9.48. arctg 1,05. |
9.49. lg 11. |
9.50.Показать, что относительная погрешность в 1% при определении длины радиуса влечет за собой относительную погрешность приблизительно в 2% при вычислении площади круга и поверхности шара.
9.51.Найти время удвоения вклада в банк, если ставка банковского процента за год составляет 5% годовых.
45
Глава 10. Интегральное исчисление функции одной переменной.
10.1.Неопределенный интеграл.
Краткая теория
Первообразной функцией для |
функции f (x) называется |
такая |
функция F (x) , |
|||||
производная которой равна данной функции, т.е. F ′(x) = f (x) . |
|
|
|
|
||||
Неопределенным |
интегралом |
от |
непрерывной |
функции |
f (x) |
или |
от |
|
дифференциального |
выражения f (x)dx |
называется |
общее |
выражение |
для |
всех |
||
первообразных функций f (x) .Обозначение: |
∫ f (x)dx = F (x) + C, |
|
|
|
(1) |
|||
где F ′(x) = f (x) . |
Функция |
f (x) |
называется подынтегральной функцией, а |
выражение f (x)dx - подынтегральным выражением.
Свойства неопределенного интеграла.
1. Производная неопределенного интеграла равна подынтегральной функции; дифференциал неопределенного интеграла равен подынтегральному выражению:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[∫ f (x)dx]′ |
= f (x), d ∫ f (x)dx = f (x)dx . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2) |
||||||||||||||||||||||||||||
2. Неопределенный интеграл от дифференциала некоторой функции равен сумме |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
этой функции и произвольной постоянной: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ dϕ (x) = ϕ (x) + C . |
|
(3) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. |
|
|
|
Постоянный |
множитель |
|
|
можно |
|
|
выносить |
|
|
за |
знак |
неопределенного |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
интеграла: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ cf (x)dx = c∫ f (x)dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(c = const). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4) |
|||||||||||||||||||||||||||
4. |
|
|
|
Неопределенный интеграл от алгебраический суммы непрерывных функций |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
равен такой же алгебраической сумме неопределенных интегралов от слагаемых: |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
∫[ f1 (x) - f 2 (x) + f3 (x)]dx = ∫ f1 (x)dx - ∫ f 2 (x)dx + ∫ f3 (x)dx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица простейших неопределенных интегралов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
∫ x m dx = |
x m+1 |
|
+ C (m ¹ -1). |
|
|
|
|
(5) |
|
|
∫sin xdx = - cos x + C. |
|
|
(10) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
m +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
∫ 0 × dx = C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5а) |
|
∫ |
|
|
|
|
|
dx = |
∫ |
dx |
|
|
|
= tgx + C. |
(11) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
2 |
|
x |
cos |
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
∫1× dx = ∫ dx = x + C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(5б) |
|
∫ |
1 |
|
|
|
dx = ∫ |
|
dx |
|
|
= -ctgx + C. |
(12) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin 2 x |
sin 2 x |
|
|||||||||||||||||||||||||||
∫ |
1 |
dx = |
∫ |
dx |
|
= ln |
|
x |
|
+ C. |
(6) ∫ |
|
1 |
|
|
|
dx = |
∫ |
|
|
|
dx |
|
|
= arcsin x + C = -arccos x + C. |
(13) |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
1- x2 |
|
|
1- x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
∫ e x dx = e x + C. |
(7) |
|
|
∫ |
|
|
1 |
dx = ∫ |
|
|
dx |
|
|
= artgx + C = -arcctgx + C. (14) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
+ x 2 |
|
|
|
|
1 |
+ x 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
∫ a |
x |
|
|
|
a x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ |
|
1 |
|
|
dx = ∫ |
|
dx |
|
|
1 |
|
|
x -1 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
dx = |
|
|
|
|
|
+ C. |
(8) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
ln |
|
|
+ C. |
(15) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
-1 |
x |
2 |
|
-1 |
|
|
|
|
x +1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ln a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||||
∫ cos xdx = sin x + C. |
|
|
(9) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.2. Интегрирование разложением. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Метод разложения основан на свойстве 4 неопределенного интеграла. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Если |
|
|
f (x) = f1 (x) - f 2 (x) + f3 (x), то ∫ f (x)dx = ∫ f1 (x)dx - ∫ f 2 (x)dx + ∫ f3 (x)dx. |
46
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
I = ∫34 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
x 4 |
|
12 |
|
|
|
|||||||
1. |
|
|
x3 dx. |
I = 3∫ x |
|
dx = 3 |
+ C = |
4 |
x7 |
+ C. |
|||||||||||||
Найти интеграл |
|
4 |
|||||||||||||||||||||
|
7 |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. |
Найти интеграл |
I = ∫ 1 |
− |
|
|
|
|
|
dx . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раскрывая скобки и пользуясь формулой (5) |
для случая, когда m – |
|
отрицательное |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
число, находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−2+1 |
|
x−4+1 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x−2 dx + |
|
x−4 dx = x − 2 |
|
x |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
I = |
|
1 |
− |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
dx = |
|
|
dx − 2 |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
dx − 2 |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
= |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
∫ |
|
|
x2 |
|
|
x4 |
∫ |
∫ x2 |
∫ x4 |
∫ |
∫ |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 2 +1 |
|
− 4 +1 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
= x + 2x−1 − |
1 |
|
x−3 + C = x + |
2 |
− |
1 |
|
+ C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 4 − 3x2 + 53 |
|
|
− 7x + 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
3. |
Найти интеграл |
|
|
|
|
|
I = ∫ |
|
x |
dx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для вычисления интеграла следует разделить многочлен, стоящий в числителе на |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
знаменатель. Если это выполнить, получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
14 |
|
|
9 |
|
8 |
|
|
|
21 |
5 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
I1 = ∫ |
|
|
|
|
|
− |
3x |
|
|
+ |
5 − |
7x |
|
+ |
6x |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
− |
|
|
|
+ 5x − |
|
|
+ |
9x |
|
+ C |
= |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
3 |
|
3 |
3 |
|
|
|
|
3 |
|
3 |
3 |
3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
8 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
|
4 |
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
= |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
− |
|
|
x |
|
+ 5 x |
− |
|
|
|
|
x |
|
+ 9 + C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
8 |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
4. |
Найти интеграл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I = ∫ |
|
|
x 4 |
|
|
dx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Прибавляя и вычитая единицу из x4 , получаем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
(x 4 |
− 1)+ 1 |
|
|
|
|
(x 2 − 1)(x 2 + 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
= ∫ (x 2 − 1)dx + ∫ |
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
I = ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx + ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
∫ x 2 dx − ∫ dx + ∫ |
|
|
|
= |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
+ x |
2 |
|
|
|
|
|
|
1 + x |
|
2 |
|
|
|
|
1 + x |
2 |
|
1 + x |
2 |
|
|
1 |
+ x |
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=x3 − x + arctgx + C. 3
5. Найти интеграл |
|
|
|
|
|
I = ∫sin 2 |
x |
dx. |
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как |
sin 2 |
x |
= |
1 |
(1 − cos x), то |
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
I = |
1 |
∫ (1 − cos x)dx = |
1 |
∫ dx − |
1 |
∫ cosxdx = |
1 |
x − |
1 |
sin x + C. |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
|
2 |
|
Используя метод разложения, найти интегралы:
dx
10.2. ∫ 4 x .
10.5. ∫ tg 2 xdx .
10.8. ∫ (2 x 2 + 1 )(2 + 3 x
10.11. ∫sin x / 2 cos x / 2dx .
10.3. ∫ |
(2 x 8 |
+ |
|
|
e x 2 x )dx . |
10.4. ∫ |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
. |
||||||||||||||
|
|
9 x |
|
2 |
+ 1 |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
10.6. |
|
dx |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
10.7. ∫ (2 x 3 |
− 3 x 2 + 4 2 |
x + 1 |
)dx . |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
1 − 4 x |
2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2 |
|
|
|
|
+ 1)3 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
3 |
)dx . |
10.9. |
|
∫ |
|
4 |
x 3 |
dx . |
10.10. ∫ |
x |
dx . |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
4 x |
|
|
|
|
|
|
x3 |
||||||||||||||||||
|
|
|
10.12. ∫ |
|
|
|
cos 2x |
|
|
|
10.13. ∫ |
x5 |
+ x3 − 1 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx . |
|||||||
|
|
|
cos |
2 |
|
x sin |
2 |
|
|
|
x |
2 |
+ |
1 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
47
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.14. ∫ |
x3 |
- x + 2 |
10.15. ∫ |
1 + x 2 - 1 - x2 |
10.16. ∫ |
|
|
tgx / 2 |
|||||||||||
|
|
|
|
dx . |
|
|
|
|
|
dx . |
|
|
|
|
|
dx . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
2 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
- tg |
2 |
|
||||||
|
|
x |
|
|
|
1 - x 4 |
|
1 |
|
x / 2 |
10.3. Независимость вида интеграла от выбора аргумента функции.
Если |
F (x) = ∫ f (x)dx, F ¢(x) = f (x), |
(16) |
то |
F (u) = ∫ f (u)du, |
(17) |
где u = ϕ (x) |
- любая дифференцируемая функция от х. Формула (17) получается из |
формулы (16) путем формальной замены х на u, она дает возможность значительно расширить таблицу простейших интегралов. На ее основании получаем:
∫uα du = |
|
u |
α +1 |
|
(α |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ |
|
|
|
du |
|
|
|
= tgu + C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ C |
|
¹ -1). |
(5)' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(11)' |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
α |
|
|
|
|
|
|
|
cos |
2 |
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
du |
= ln |
|
u |
|
+ C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(6)' |
|
|
|
|
du |
|
|
|
= -ctgu + C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(12)' |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ sin 2 u |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
∫ eu du = eu |
|
+ C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(7)' |
|
∫ |
|
|
|
du |
|
|
|
|
= arcsin u + C = - arccos u + C. (13)' |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 - u |
2 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
∫ au du = |
au |
|
+ C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8)' |
|
|
∫ |
|
|
|
du |
|
|
|
|
|
|
|
|
= artgu + C = -arcctgu + C. |
(14)' |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + u 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
∫ cos udu = sin u + C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(9)' |
|
|
|
∫ |
|
|
|
du |
|
|
= |
|
1 |
ln |
|
u -1 |
|
+ C. |
(15)' |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
2 |
- |
|
|
2 |
|
u +1 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
∫sin udu = - cos u + C. |
|
|
|
|
|
|
(10)' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
При пользовании формулами (5') — (15') необходимо иметь в виду простейшие |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
преобразования дифференциала: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
1. dx = d (x + b) , где b – |
постоянная величина. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. xdx = |
1 |
d (x 2 + b). |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
2. dx = |
1 |
d (ax) , где постоянная a ¹ α . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. sin xdx = −d (cos x). |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. dx = |
1 |
d (ax + b) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. cos xdx = d (sin x). |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. xdx = |
1 |
d (x 2 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕ (′x)dx = dϕ(x). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
В общем случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. |
Найти неопределенный интеграл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I = ∫ (2x + 3)2 dx. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
На основании преобразования 3 дифференциала имеем |
|
|
|
dx = |
1 |
d (2x + 3). |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||
Применяя формулу (5′) для случая, когда u = 2x + 3, α = 2, находим |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
I = ∫ (2x + 3)2 |
1 |
d (2x + 3) = |
1 |
∫ (2x + 3)2 d (2x + 3) = |
1 |
|
(2x + 3)3 |
+ C = |
1 |
(2x + 3)3 + C. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Найти интеграл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
I |
= ∫ |
|
xdx |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
x |
2 |
+ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
1 |
d (x2 + 2) |
1 |
|
d (x |
2 + 2) |
|
1 |
ln(x |
|
+ 2)+ C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
I = ∫ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
∫ |
|
|
|
|
. = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
x |
2 |
|
+ |
|
2 |
|
x |
2 |
+ 2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
48