- •Министерство образования и науки
- •1. Вычислить неопределенный интеграл.
- •2. Вычислить неопределенный интеграл.
- •3. Вычислить неопределенный интеграл.
- •4. Вычислить неопределенный интеграл.
- •5. Проинтегрировать дробно-рациональную функцию.
- •6. Вычислить неопределенный интеграл.
- •7. Вычислить неопределенный интеграл.
- •8. Вычислить определенный интеграл.
- •9. Вычислить определенный интеграл.
- •10. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями, заданными в декартовых координатах. Сделать чертеж.
- •11. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями, заданными параметрическими уравнениями. Сделать чертеж.
- •12. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями, заданными в полярных координатах. Сделать чертеж.
- •13. Вычислить длины дуг кривых, заданных параметрическими уравнениями.
- •14. Вычислить объемы тел, образованных вращением фигур, ограниченных графиками функций.
- •15. Выяснить сходимость несобственного интеграла.
- •Методические указания к выполнению индивидуальных домашних заданий
- •Неопределенный интеграл
- •Основные методы интегрирования.
- •1) Подынтегральная функция является произведением многочлена на показательную или тригонометрическую функцию.
- •2) Подынтегральная функция является произведением многочлена на логарифмическую или обратную тригонометрическую функцию.
- •3) Интегралы вида: ,.
- •1) Интегралы вида , где m и n- целые числа.
- •2) Интегралы вида , гдеивходят в подынтегральную рациональную функцию, только в четных степенях.
- •3) Интегралы вида , гдеивходят в подынтегральную рациональную функцию в нечетных степенях.
- •2) Если в подынтегральную функцию входят радикалы с разными показателями вида , и т.Д. Или,и т.Д.
- •3) Интеграла вида .
- •4) Тригонометрические подстановки.
- •Определенный интеграл и его приложения
- •Несобственный интеграл
Определенный интеграл и его приложения
Если — некоторая первообразная функции, непрерывной на отрезке, то определенный интеграл вычисляется по формуле Ньютона – Лейбница:
.
Пример..
Решение.
.
Задание 8. Замена переменной.
Пусть выполняются следующие условия:
1) функция непрерывна на отрезке;
2) функция непрерывна вместе со своей производнойна отрезке;
3) ,;
4) функция определена и непрерывна на отрезке.
Тогда .
Пример..
Решение.
.
Задание 9. Интегрирование по частям.
Определенный интеграл по частям вычисляется по формуле:
,
где — непрерывно дифференцируемые функции на отрезке. Случаи, в которых следует применять интегрирование по частям, такие же, как в неопределенном интеграле.
Пример..
Решение.
.
Задание 10. Вычисление площади плоской фигуры, ограниченной линиями, заданными в декартовых координатах.
В декартовой системе координат элементарной фигурой является криволинейная трапеция (рис.1), ограниченная линиями ,,,, площадь которой вычисляется по формуле:
Рис.1
Площадь фигуры (рис.2) вычисляется по формуле:
Рис.2
Пример. Найти площадь фигуры, ограниченной линиями
Решение. Построим чертеж к задаче (рис. 3).
—это парабола (ветви направлены вверх, вершина находится в точке с координатами (0;-2));
—прямая, проходящая через начало координат.
Найдем точки пересечения кривых. Для этого решим систему уравнений: .
Отсюда
Площадь фигуры вычислим по формуле:
(кв.ед.).
Рис. 3
Задание 11. Вычисление площади плоской фигуры, ограниченной линиями, заданными параметрическими уравнениями.
Если фигура ограничена кривой, заданной параметрическими уравнениями, то площадь вычисляется по формуле:
Пример. Вычислить площадь эллипса, заданного параметрическими уравнениями: .
Решение. Дан эллипс с полуосями: большая — , малая —. Сделаем чертеж к задаче (рис.4).
Рис. 4
В силу симметричности фигуры вычислим площади. Найдем пределы интегрирования:
так как , то;
.
.
.
Следовательно, площадь (кв.ед.).
Задание 12. Вычисление площади плоской фигуры, ограниченной линиями, заданными в полярных координатах.
В полярной системе координат элементарной фигурой является криволинейный сектор (рис.5), площадь которого вычисляется по формуле:
Рис. 5
Пример. Найти площадь фигуры, ограниченной линией
Решение. Так как определяет расстояние до соответствующей точки, то. Следовательно, область определения функции определяется неравенством. Общее решение этого неравенства имеет вид:
где .
Отсюда . Так как в полярной системе координат выполняются ограничения на область изменения, то область допустимых значений функциив полярной системе координат состоит из трех промежутков, описывающихся соответствующими неравенствами:
Выбрав несколько значений из указанных промежутков, построим график функции (рис. 6).
Рис.6
В силу симметричности фигуры вычислим площади, где полярный угол
.
.
Следовательно, площадь всей фигуры (кв.ед.).
Задание 13. Вычисление длины дуги кривой, заданной параметрическими уравнениями.
Длина дуги кривой, заданной параметрическими уравнениями, вычисляется по формуле:
.
Замечание. При вычислении длины кривой, заданной параметрическими уравнениями, нижний предел интегрирования должен быть меньше верхнего предела интегрирования.
Пример. Вычислить длину дуги астроиды, заданной уравнениями:
.
Решение.
Вычислим производные функций:
.
Вычислим подынтегральную функцию:
.
.
Следовательно, длина дуги (ед.).
Задание 14. Вычисление объема тела, образованного вращением фигуры, ограниченной линиями в декартовых координатах.
Пусть дана криволинейная трапеция, ограниченная линиями ,,,, где- непрерывная функция. Если ее вращать вокруг оси абсцисс, то получим тело вращения (рис.7), объем которого вычисляется по формуле:
Рис.7
Если криволинейную трапецию, ограниченную линиями ,,,, где- непрерывная функция, вращать вокруг оси ординат, то получим тело вращения (рис.8), объем которого вычисляется по формуле:
Рис.8
Пусть дана криволинейная трапеция, ограниченная линиями ,,,, где(рис.9), то объем полученного тела вращения вычисляется по формуле:
.
Рис.9
Пример. Криволинейная трапеция, ограниченная осью абсцисс и кривой вращается вокруг оси. Найти объем полученного тела вращения.
Решение. На рис.10 изображена криволинейная трапеция, которая вращается вокруг оси .
Рис.10
Точки пересечения кривой с осью :.
Следовательно, пределы интегрирования: .
Искомый объем тела вращения:
(куб.ед.).
Пример. Криволинейная трапеция, ограниченная осью ординат и кривой вращается вокруг оси. Найти объем полученного тела вращения.
Решение. На рис.11 изображена криволинейная трапеция, которая вращается вокруг оси .
Рис.11
Кривая — это парабола с вершиной (-4;2), которая пересекает ось ординат в точках
Следовательно, пределы интегрирования: .
Искомый объем тела вращения:
(куб. ед.).
Пример. Фигура, ограниченная линиями и,вращается вокруг. Найти объем полученного тела вращения.
Решение. На рис.12 изображена фигура, которая вращается вокруг оси .
Рис.12
Точки пересечения параболы и прямой .
Следовательно, пределы интегрирования: .
Искомый объем тела вращения вычислим по формуле:
.
(куб. ед.).