Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1 курс 2 семестр (книга №2).pdf
Скачиваний:
123
Добавлен:
16.12.2013
Размер:
2.03 Mб
Скачать

Упражнения

Найти интегралы, применяя метод интегрирования по частям:

1.3.1.

x2ex dx .

1.3.2.

x3 cos xdx .

1.3.3.

x 2x dx .

1.3.4.

 

x

 

dx .

 

2

x

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

1.3.5.

ln x dx .

1.3.6.

xarctgxdx .

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.7.

arcsin

 

x dx .

1.3.8.

ex (cos x sin x)dx .

 

 

1x

 

 

 

 

 

 

1.3.9.

x2 + 4dx .

1.3.10.

arctg

 

x 1dx .

1.3.11.

earcsin x dx .

1.3.12.

x2 ln2 xdx .

1.3.13.

dx

 

.

1.3.14.

sin(ln x)dx .

 

3

 

 

(x2 +1)

 

 

 

 

 

 

1.3.15.

(3x2 + 4x +5)ex dx .

1.3.16.

(3x2 +5x +5)cos xdx .

1.3.17.

(3x2 +3x + 2)sin xdx .

1.3.18.

x2 ln xdx .

1.3.19.

(3x2 +5x +5)ex dx .

1.3.20.

(x2 + x + 4)cos xdx .

1.3.21.

(4x2 +5x + 2)sin xdx .

1.3.22.

3

x ln xdx .

1.3.23.

Выведите формулу интегрирования по частям для неопределенного интеграла. Приведите пример.

§ 1.4. Интегрирование некоторых классов функций

1°. Интегрирование рациональных функций

Рациональной функцией называют функцию вида:

P((x))= a0 xn + a1xn1 +K+ an . Q x b0 xm +b1xm1 +K+bm

Будем

предполагать,

что

дробь

несократимая,

правильная

(n < m) и b0 =1. Многочлен Q(x) разлагается на множители следующих двух типов: 1-й тип (x α)k, k ≥ 1;

2-й тип (x2 + px + q) l, l ≥ 1

(квадратный трехчлен не имеет действительных корней).

В курсе алгебры доказывают теорему о разложении рациональной функции на сумму простейших дробей. При этом каждому типу множителей соответствуют слагаемые следующего вида:

 

 

A1

A2

 

 

Ak

 

 

 

 

1-й тип

 

+

 

 

 

+K

 

;

 

 

x α

(x α)2

 

(x α)k

 

2-й тип

 

B1x +C1

+

 

B2 x +C2

+K

Bl x +Cl

,

x2 + px +q

(x2 + px + q)2

(x2 + px +q)l

где коэффициенты A, B1, … можно найти методом неопределенных коэффициентов.

Простейшие дроби всех типов, кроме 4-го (в одном случае), интегрируются ранее рассмотренными заменами переменных, а для вычисления интегралов вида

dx

(x2 +a2 )n

применяется тригонометрическая подстановка x = a tg tdt или рекуррентная формула

 

 

 

 

 

dx

=

1

[

x

+(2т+3)

dx

] .

 

 

 

 

 

(x2

+ a2 )

(n 1)a

 

(x2 + a2 )

(x2 +a2 )

Примеры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

dx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Знаменатель подынтегральной рациональной функции разлагается на линейные множители x2 1 = (x

1)(x +

1), поэтому ищем разложение на простейшие дроби в виде

 

 

1

 

=

A1

 

+

 

A2

 

. Приравнивая

x2 1

x

1

x +

1

числители слева и справа, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = A1(x + 1) + A2(x 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя x = 1, находим 1 = 2A

, A =

1

. Подставляя x = 1, находим 1 = 2A , так что A = −

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

2

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

=

1

 

 

dx

 

1

 

dx

 

=

1

ln

 

x 1

 

1

ln

 

x +1

 

+C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

x 1

 

x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

x2

+2

 

 

1

2

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I =

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x +1) (x 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подынтегральная функция правильная дробь, поэтому ее разложение на простейшие дроби будем

искать в следующем виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 2

 

A

B

1

B

B

 

(x +1)3 (x 2)= x 2

+ x +

+ (x +1)2

+ (x +1)3 .

 

 

 

 

1

 

2

3

 

Приведякобщемузнаменателюиприравнявчислители, получим

x 2 + 2 = A(x + 1) 3 + B1(x 2)(x + 1) 2 + B2(x 2)(x + 1) + B3(x 2).

Подставив x = 2, найдем A: 22 + 2 = A 33, A = 92 .

Подставив x = 1, найдем B3: 3 = 3B3, B3 = 1.

Чтобы найти коэффициент B1, приравняем коэффициенты при x3 слева и справа. Слева нет степени x3, поэтому такой коэффициент равен 0, справа коэффициент при x 3 может получиться только из первых двух

слагаемых, так что 0 = A + B

 

, откуда B = −

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наконец, чтобы найти коэффициент B2, подставим x = 0. Получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 = A 2B1 2B2 2B3,

 

 

 

так что B =

 

. Таким образом, искомое разложение на простейшие дроби имеет следующий вид:

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 2

 

 

 

2

2

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

+

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x +1)3 (x 2)

9(x 2)

9(x +1)

3(x +1)2

(x +1)3

 

Поэтому интеграл I

 

находится непосредственно

 

 

 

 

 

I =

2

 

dx

2

 

dx

+

1

 

 

 

dx

 

 

dx

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 x 2

 

 

 

9 x +1

3

 

 

 

(x +1)

 

(x +1)

 

 

 

 

 

 

 

=

 

2

 

d(x 2)

 

2

 

 

d(x +1)

 

+

 

1

(x +1)2 d(x +1)(x +1)3 d(x +3)=

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

x +1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

x 2

 

 

2

 

 

 

 

 

x +1

 

1

2

 

 

 

+C .

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

ln

 

ln

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

9

x +1

(x +1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

I =

 

 

 

 

t7 + 2t5

 

dt .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(t

+1)(t2 +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прежде всего разделим числитель на знаменатель с остатком:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t7 + 2t5

 

 

 

 

 

 

 

= t4 t3

 

+ 2t2 2t +1

 

 

 

t2 t +1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(t +1)(t2 +1)

 

 

(t +1)(t2 +1)

 

 

 

 

 

Разложим полученную правильную дробь на простейшие:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2 t +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

Bt +C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(t +1)(t2 +1)

t +1

t2 +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2 t + 1 = A(t 2 + 1) + (Bt + C)(t + 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя t = 1, получим 3 = 2 A,

 

 

A =

3

 

. Подставляя t = 0, найдем C:

1 = A + C, C = −

1

. Наконец,

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

приравнивая коэффициенты при t2, получим 1 = A + B, B = −

. Таким образом,

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I =

 

 

 

t7 + 2t5

 

 

 

 

 

dt

=

 

(t4 t3 + 2t2 2t +1)dt

3

 

 

 

dt

 

 

+ 1

 

t +1

dt =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(t

+1)(t2 +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

t +1 2

 

 

 

 

t2 +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t5

t4

 

+

 

2t3

 

t2 +t

 

3

ln

 

t +

1

 

+

 

1

2tdt

 

+

 

1

 

 

 

dt

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

4

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

t

 

+1 2

 

 

 

t

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

t5

 

 

t4

 

 

+

2t3

 

t

2

3

ln

 

t +1

 

+

 

1

ln(t2 +

1)+

 

 

1

arctgt +C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

 

 

 

 

I

 

=

3x4

 

+ x3 + 4x2 +

1

dx =

 

3x4

+ x3 + 4x2 +1

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

+ 2x

 

 

+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

(x2 +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Представим подынтегральную функцию в следующем виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x4 + x3 + 4x2 +1

=

 

 

A

+

C x + D

 

 

 

C x + D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x(x2 +1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

x2 +1

 

+ (x2 +1)2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Читателю предлагается самостоятельно найти все коэффициенты. Получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

2x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+

1

 

 

(x

 

 

2 dx =

 

 

x

 

 

x

+1

 

 

 

 

 

(x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ln

 

 

 

 

x

 

 

 

 

+

 

2

x

 

 

dx +

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+

1

 

 

 

 

(x

2 +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ln

 

 

 

x

 

 

+

d (x2 +1)

+arctgx

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

+1

 

 

 

(x

2 +1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

+ln(x2 +1)+arctgx

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ln

 

 

 

 

 

+

 

2 arctgx

+C =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2(1 + x2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ln

 

x

 

+ln(x2 +1)+

3

arctgx

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2(1+ x2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для интеграла

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

мы использовали решение примера 5 § 1.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

2 +

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упражнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти интегралы от рациональных функций:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.1.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.1.2.

 

 

 

 

 

 

x5

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.1.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x9

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.1.4.

 

 

 

 

 

 

5x 10

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x 4

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.1.5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 14

 

 

 

 

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.1.6.

 

 

 

11x2 12x

 

+ 4

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

+5x 24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

3

 

4x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin =

1.4.1.7.x3 +5x + 2x + 4dx .

x4 5x2 + 42

 

 

 

x2 3x 4

1.4.1.9.

 

dx .

x3 4x2 + 4x

1.4.1.11.

 

 

4x +7

dx .

x

2

+ 2x + 2

 

 

 

 

 

1.4.1.13.2x5 + 4x3 + x2 +12 dx .

x4 + 4x2

1.4.1.15.10x3 x2 + 22x + 2 dx .

x4 +5x2 + 4

1.4.1.17.(2x +1)2 dx .

x2 +1

1.4.1.19.3x4 + 2x3 +6x2 + 2x + 4 dx .

x2 +1

1.4.1.21.

 

 

2x +8

dx .

x

2

+6x +10

 

 

 

1.4.1.23.3x4 +6x3 +51x2 +96x + 49 dx .

x2 +16

1.4.1.24.

 

5x +16

dx .

x

2

 

+ x 20

 

1.4.1.8. x3 dxx2 .

dx

1.4.1.10. x3 (x 1)2 .

1.4.1.12.

 

 

7x2 +6x + 4

 

dx .

 

 

x

3

+ x

2

+ 4x +

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.1.14.

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

dx .

x

4

+ 2x

3

+ 2x

2

+ 2x +1

 

 

 

 

 

1.4.1.16.3x3 10x2 3x 19 dx .

x4

1.4.1.18.

 

 

 

2x3 +5x2 +6x 6

dx .

x

4

+ 4x

3

+16x

2

+ 24x + 20

 

 

 

 

 

1.4.1.20.

 

 

 

4x 13

 

dx .

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

3x 10

 

 

1.4.1.22.3x3 5x2 46x 19 dx .

x5

1.4.1.25.

 

 

8x + 42

 

dx .

x

2

+10x +

26

 

 

 

2°. Интегрирование тригонометрических выражений

Рассмотрим интеграл sinn x cosm xdx , где m, n целые числа.

Пусть n (или m) натуральное нечетное число, n = 2k + 1, тогда

2k+1 x cosm xdx = sin2k x cosm x sin xdx = (1cos2 x)k cosm xd (cos x)

сводится к интегралу от степенной функции после замены переменной t = cosx.

Если же m и n натуральные и четные, то применяют формулы понижения степени:

sin2 x =

1cos 2x

; cos2

x =

1+cos 2x

.

2

2

 

 

 

 

Примеры

1.sin2 x cos5 xdx = sin2 x cos4 x cos xdx =

= sin2 x (1sin2 x)2 d(sin x)= I.

Сделав замену переменной t = sinx, получим

 

 

2

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4

 

6

 

 

 

t

3

 

 

 

2t

5

 

 

t7

 

 

 

 

 

I = t

 

 

(1

t

 

) dt

= (t

 

2t

 

 

+t

 

)dt =

 

 

 

 

+

 

 

+C =

 

 

 

 

 

 

 

 

3

5

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

sin3 x

 

2sin5 x

+

sin7 x

+C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

dx

 

 

=

 

 

dx

 

 

 

=

 

 

1

 

 

dx

 

 

= (1+ tg2 x)2 d(tgx)= I.

 

 

6

x

 

 

6

x

 

 

4

 

2

x

 

 

 

cos

 

 

cos

 

 

 

cos

 

x cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнив замену переменной t = tgx,

 

получаем

 

 

 

 

 

I = (1+t

2 )2 dt = (1 + 2t

2 +t4 )dt = t +

2t3

+

t5

 

+C =

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

=

tgx +

2tg3 x

+

tg5 x

+C .

3

5

 

 

 

 

Упражнения

Найти интегралы от тригонометрических выражений:

1.4.2.1.

 

 

 

 

dx

 

 

 

.

cos x + 2sin x +

3

 

 

 

1.4.2.3.

 

 

 

 

5

 

dx .

3sin x

4cos x

 

 

 

 

 

 

1.4.2.5.

sin5x cos3xdx .

 

 

 

1.4.2.7.

sin3 x cos2 xdx .

 

 

 

1.4.2.9.

 

dx

 

 

.

 

 

 

 

 

 

4

x

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

1.4.2.11. sin 2x cos3xdx .

 

 

 

1.4.2.13. cos4x cos8xdx .

 

 

1.4.2.15. sin 4x cos3xdx .

 

 

 

1.4.2.17.

 

 

 

 

dx

 

 

 

.

cos x + 2sin x +

3

 

 

 

1.4.2.19.

 

 

 

 

 

5

 

 

dx .

 

3sin x 4cos x

 

 

 

 

 

1.4.2.21.sin5x cos3xdx .

1.4.2.23.sin3 x cos2 xdx .

1.4.2.25.sindx4 x .

1.4.2.27.sin 2x cos3xdx .

1.4.2.29.cos4x cos8xdx .

1.4.2.31.sin 4x cos3xdx .

1.4.2.2. sin x +cos x dx . 3 +sin 2x

1.4.2.4. 11tgtgxx dx .

1.4.2.6. cos 2x cos 52x dx .

1.4.2.8. sin4 xdx .

1.4.2.10. sin4 x cos3 xdx .

1.4.2.12. sin 6xsin5xdx .

1.4.2.14. sin4 x cos1 xdx .

1.4.2.16. cos9x cos6xdx .

1.4.2.18. sin x +cos x dx . 3 +sin 2x

1.4.2.20.11tgtgxx dx .

1.4.2.22.cos 2x cos 52x dx .

1.4.2.24.sin4 xdx .

1.4.2.26.sin4 x cos3 xdx .

1.4.2.28.sin 6xsin5xdx .

1.4.2.30.sin4 x cos1 xdx .

1.4.2.32.cos9x cos6xdx .

§ 1.5. Задачи на разные методы интегрирования

1.5.1.

 

e3x

dx .

 

e

x

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

1.5.3.

 

 

x

dx .

x(

x 3 x )

 

 

 

1.5.5.

 

1x dx .

 

 

 

 

1+ x

 

 

 

1.5.7.

 

3 + 2x x2 dx .

1.5.9.

 

x2 + 4x +5dx .

1.5.2.

22 x

 

dx .

2

x

1

 

 

 

1.5.4.1 x 1dx .

x2 x +1

1.5.6.

(9

dx

.

 

 

 

+ x2 )3

 

1.5.8.

 

x

dx .

x2

+

4x +8

 

 

 

1.5.10.

x2 +8x +3dx .

1.5.25. Пусть

1.5.11. eex +x dx .

dx

1.5.13. e2 x + ex 2 .

1.5.15.

3x2

+ 2

dx .

x2

(x2 +1)

 

 

1.5.17. x4dx+ 4 .

1.5.19. tg9 xdx .

1.5.21. ln(4 + x2 )dx .

1.5.12.

ex+ln x dx .

1.5.14.

arctg

x

dx .

2

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

1.5.16.

ln cos

x

dx .

2

 

 

 

 

sin

x

1.5.18.

 

x6

 

 

dx .

x

4

 

 

 

 

1

 

 

 

1.5.20.

ctg7 xdx .

1.5.22.Найти функцию q = q(p), q(1) = 1, если дана ее эластичность Eq = 2p 3.

1.5.23.Найти функцию q = q(p), q(0) = 1, если дана ее эластичность Eq = 2p2.

1.5.24.Найти функцию q = q(p), q(0)= 1e , если дана ее эластичность Eq = p2ep.

темп роста актива от времени задан функцией r(t) = 2lnt. Найти функцию стоимости актива K = K(t), если K(1) = e2 .