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

Higher_Mathematics_Part_2

.pdf
Скачиваний:
408
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
7.48 Mб
Скачать

13. 32 sin 6 x cos4 xdx .

Solution. Multiplying the integrand we get

32 sin 6 x cos4 x = 2(2 sin x cos x)4 sin 2 x = sin 4 2x(1cos 2x) = = sin 4 2x sin 4 2x cos 2x = 14 (1cos 4x)2 sin 4 2x cos 2x =

=14 (12 cos 4x + cos2 4x) sin 4 2x cos 2x =

=14 12 cos 4x + 18 (1+ cos 8x) sin 4 2x cos 2x .

Then

32 sin 6 x cos4 xdx =

1

 

dx

 

1

cos 4xdx +

1

 

dx +

1

cos 8xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

sin 4 2x cos 2xdx =

 

x

1

cos 4xd (4x) +

x

 

 

+

1

 

cos 8xd(8x)

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

sin 4 2xd(sin 2x) =

 

3x

 

1

sin 4x +

 

1

sin 8x

 

1

sin 5

2x + C .

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

14.

dx

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(sin x + cos x)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Integrand

 

 

R(sin x, cos x) =

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

is even for both cos x

 

 

 

(sin x + cos x)2

and sin x :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R(sin x,cos x) =

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= R(sin x, cos x) .

(sin x cos x)2

 

 

 

(sin x + cos x)2

Multiplying the integrand we get

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

d(tg x + 1)

 

= −

 

1

 

+ C .

 

(sin x + cos x)

2

 

 

(tg x + 1)

2

 

cos

2

x

 

(tg x + 1)

2

 

 

tg x + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

 

 

cos3 xdx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1sin x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Integrand

 

R(sin x, cos x) =

 

 

 

cos3 x

 

is odd for cos x :

 

 

(1sin x)3

 

 

 

 

 

R(sin x,cos x) =

 

(cos x)3

 

 

 

 

= −

 

 

 

cos3 x

 

 

 

= −R(sin x, cos x) .

 

 

(1

sin x)3

 

(1sin x)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

121

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then

 

cos

3

xdx

 

 

 

sin x = t,

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1+ t

 

 

 

 

=

cos xdx = dt,

=

1t

 

dt =

 

 

dt =

 

 

 

3

(1t)

3

(1t)

2

 

(1sin x)

 

 

cos2 x = 1t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

(t 1) +

2

dt =

 

 

dt

+ 2

 

dt

 

= ln

 

t 1

 

2

 

 

+ C =

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

t

1

 

 

 

(t 1)

 

 

 

t 1

(t 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x 1

 

 

2

 

+ C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. tg3 x sec5 x dx.

and that tgx = sec2x 1.

 

Solution. Recall d(secx) = tgx secx dx

 

Let t = secx and dt = secx tgx dx. Then tg3 x sec5 x dx =

 

tg2 x sec4 x (tg x sec x)dx = (sec2 x 1)sec4 x (tg x sec x)dx =

= (t 2 1)t 4dt =(t6 t4 )dt =

t7

 

t5

+ C = sec7 x

sec5 x

+ C .

 

 

7

 

5

7

5

 

17. I = tg2 x sec4 xdx.

Solution. Let us recall that dtgx = sec2x dx. So pair sec2x with dx to form

sec2x dx. This suggests the substitution

 

t = tgx; dt = sec2x dx. Recall also that

sec2x = tg2x + 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then I = tg2 x sec2 x sec2 xdx = t2 (t2 + 1)dt =

 

 

 

 

 

 

 

 

= (t4 + t2 )dt =

t5

+

t3

 

+ C =

 

tg5 x

+

tg3 x

+ C.

 

 

 

 

 

 

5

3

 

 

 

 

5

 

 

3

 

 

18.

 

 

dx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Integrand R(sin x, cos x) =

 

 

 

1

 

 

is even for both sin x

 

sin 3

x cos x

and cos x :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R(sin x,cos x) =

1

 

 

 

 

=

 

 

1

 

 

= R(sin x, cos x) .

(sin x)3

 

 

 

 

 

 

sin 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(cos x)

 

x cos x

 

Multiplying the integrand as function of tg x: R(tg x)d tg x . This time try

dt =

dx

and 1+ tg2 x =

1

 

. Consequently,

cos2 x

cos2

 

 

 

x

 

 

 

 

122

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

(1+ tg2

 

x)d tg x

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg

3

x cos

4

x

 

 

 

 

 

 

tg

3

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

d tg

x

+

d tg x

 

= −

 

1

ctg2 x + ln

 

tg x

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

tg x

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19. I =

 

 

sin 2xdx

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

4

 

x

+ sin

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= t transform the integral to

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. The substitutions tg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t = tg x;cos4 x =

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

;sin4

 

x =

 

 

 

 

 

t4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ t

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ t

 

)

 

 

 

=

 

 

 

 

1+ t

 

 

1

+ t

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin 2x =

 

 

 

 

;dx =

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ t2 )2

 

+ (1+ t2 )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ t2

 

1+ t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

2tdt

 

=

 

 

 

 

u = t2

 

=

 

 

 

 

du

 

 

= arctg u + C = arctg(tg2 x) + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

du = 2tdt

 

1+ u

2

 

 

 

 

 

1+ t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 3cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. The substitution

tg

 

 

 

= t

transforms the integral into

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

5 3 cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

t2

 

 

(5 + 5t2 3 + 3t2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ t

 

 

)

5

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

=

1

arctg(2t) + C =

 

 

1

arctg(2 tg

) + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+ 4t

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 sin x

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Let

tg

 

x

= t .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = 2 arctg t , dx =

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

dt

, sin x =

 

 

2t

 

 

 

;

 

 

 

cos x =

1t 2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ t 2

 

 

 

 

1+ t 2

 

 

Consequently,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2 t + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

=

 

 

 

 

1+ t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt =

 

 

 

 

 

 

2 + cos x

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

(t

2

+

1)(t

2

+ 3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 +

1t

 

 

1+ t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

123

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 4

 

 

 

 

1

 

 

 

 

dt 2

 

 

 

 

 

dt 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

4

 

 

arctg

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

2

+ 3

 

(t

2

+ 1)(t

2

+ 3)

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(t2

+ 3) (t2 + 1)

dt

2

 

 

=

 

 

4

arctg

 

t

 

 

d(t 2 + 1)

+

 

d(t 2 + 3)

=

 

 

(t

2

+ 1)(t

2

+ 3)

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

t

2

+ 1

 

 

t

2

+ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

4

 

 

arctg

 

 

t

ln(t 2 + 1)

+ ln(t 2 + 3) + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Replacing t by

 

 

tg

x

. Thus

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

arctg(

 

 

 

tg

 

 

 

)

 

 

+ ln(2

+ cos x)

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

2 + cos x

 

3

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

22.

 

sin x

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. We can use the substitution tg

 

= t , however there is another

 

 

 

way: by transforming the integrand into

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

=

 

 

 

sin x(1

sin x)

 

 

=

 

sin x(1

sin x)

 

=

 

sin x

 

sin 2

x

=

1+ sin x

(1

+ sin x)(1sin x)

 

 

 

1sin 2

 

x

 

 

 

 

cos2 x

 

cos2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

sin x

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

+ 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

=

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

+ dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ sin x

 

cos

2

 

 

 

cos

2

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −

 

d cos x

 

tg x + x + C =

 

 

1

 

 

 

 

tg x + x + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

2

 

 

x

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23. sin 3 xdx .

3 cos4 x

Solution. Write the integral in the form:

sin2

x sin xdx

=

(1cos2 x) sin xdx

.

3 cos4 x

3 cos4 x

 

 

 

Since sin xdx =−d(cos x) , we could have used the substitution cos x = t . Thus

 

sin3 xdx

 

(1t2 )dt

 

t2 dt

 

dt

2

 

4

 

= −

=

=t

3

dt t

3

dt =

3 cos4 x

3 t4

 

3 t4

 

 

 

 

3 t4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

124

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

1

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

+ 3t

 

 

 

+ C =

 

3

 

cos

 

x + 3cos

 

x + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

t 3

3

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24.

cos x sin x

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x + cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Since cos x sin x = (sin x + cos x), namely

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x sin x

dx =

 

d(sin x + cos x)

= ln | sin x + cos x | +C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x + cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x + cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Exercises for class and homework

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Find the integrals of trigonometric functions.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. sin 3 x sin 2xdx .

 

 

2. cos4 xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. sin 3 xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. tg4 xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ctg6 xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. sin 3 x cos4 xdx .

 

 

 

 

 

 

7. sin 6x sin 4xdx .

 

 

8. cos 9x sin 5xdx .

 

 

 

 

 

 

 

9. sin 6x cos2 xdx .

 

 

 

 

 

10.

 

 

 

 

dx

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

 

sin x + 2 cos 2x

dx

.

 

 

 

12.

 

 

sin x

 

 

dx .

 

 

 

 

 

1ctg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x sin 2x

 

 

 

 

sin x + cos x

 

 

 

 

 

13.

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

15.

cos2

xdx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 + 3 tg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 4 sin x + 7 cos x

 

 

sin

6

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

17. ctg3 xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.

 

 

dx

 

 

 

 

 

.

 

 

 

sin

4

x cos

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x cos x

 

 

 

 

 

19. sin x sin 4x cos 7xdx .

 

 

 

20.

cos2

xdx

.

 

 

 

 

 

21.

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

3

x

 

 

 

 

 

 

 

sin x + cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23.

 

 

 

dx

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

24.

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

1

+ sin

2

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 sin

3 x cos5 x

 

 

 

 

 

 

 

4

 

+ tg x +

4 ctg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Answers

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

2

sin5 x + C .

2.

 

 

3

x +

1

sin 2x +

1

 

sin 4x + C . 3. cos x +

 

1

cos3 x + C . 4.

tg x +

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

4

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

1

tg3 x + C .

 

5.

1

ctg5 x +

 

1

ctg3 x ctg x x + C .

 

6.

1

cos5 x +

 

1

cos7 x + C .

 

 

 

3

 

 

 

3

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

 

1

sin 2x

 

 

1

 

 

 

sin10x + C .

8.

1

cos 4x

1

 

 

cos14x + C .

9.

1

 

cos 6x

1

 

cos8x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

8

28

12

32

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

cos 4x + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

 

 

x

+

 

1

 

ln

 

cos x sin x

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. C ln

 

cos x sin 2x

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg

 

 

x

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

 

 

 

ln

 

cos x + sin x

 

 

 

 

+ C .

13.

 

 

 

x

+

 

ln

 

4cos x + 3sin x

 

+ C .

 

 

14. ln

2

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

25

 

25

 

 

 

 

tg

 

 

x

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

15.

 

1

ctg3 x

1

 

ctg5 x + C . 16.

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

2

 

1

+

 

5

ln

 

tg(

π

+

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2cos2 x

 

 

 

sin x

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3sin3 x

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.

 

1

 

ctg2 x ln

 

sin x

 

+ C .

 

 

 

 

 

18.

 

 

1

ctg4 x ctg2 x ln

 

ctg x

 

+ C .

 

 

 

 

 

19.

1

 

 

sin10x +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

1

 

 

sin10x +

 

 

1

sin 4x

1

 

sin12x

1

sin 2x + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

cos x

 

1

ln

 

tg

x

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2sin2 x

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

21.

 

 

 

 

 

1

 

 

 

x

+

π

)

 

+ C .

 

22.

 

 

 

1

 

 

 

acrtg(

2 tg x) + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

23. 4 4 tg x + C .

 

 

 

 

 

ln

 

tg(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24.

 

 

 

4

 

x

3

 

 

ln

 

tg x + 2

 

 

+

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

3

ln

 

cos x

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5(tg x + 2)

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Individual test problems

 

 

 

 

Т.4

 

 

 

 

 

 

 

4.1. Find the integrals of trigonometric functions.

 

4.1.1. а) cos4 3x sin 2 3xdx ; б)

 

 

tg xdx

 

;

в) cos 3x cos xdx .

1

+ 4 tg

2

 

 

 

 

 

x

 

4.1.2. а) cos3 x5 sin 4 xdx ;

4.1.3. а) cos3 x sin8 xdx ;

4.1.4. а) cos3 xdx ;

3 sin 4 x

4.1.5. а) sin3 xdx ;

3 cos4 x

б)

 

tg 2xdx

;

4

+ tg

2

2x

 

 

 

dx

б) sin3 x cos7 x

dx

б) 1+16 sin2 x ;

б) cos2 xdx ; sin8 x

в) sin x cos 4xdx .

; в) cos 7x cos 5xdx .

в) sin 5x cos 3xdx .

в) sin 3x sin 2xdx .

126

4.1.6. а) cos3 xdx ;

3 sin 2 x

4.1.7. а) sin 3 xdx ;

3 cos4 x

4.1.8. а) 3sin 3 xdx ; cos4 x

4.1.9. а) sin 3 xdx ;

5 cos2 x

4.1.10. а) cos4 x sin 3 xdx ;

4.1.11. а) 8 cos5 x sin3 xdx ;

4.1.12. а) cos4 x sin 2 xdx ;

4.1.13. а) 3 cos2 x sin 3 xdx

4.1.14. а) 3 sin 2 x cos3 xdx ;

4.1.15. а) cos4 x sin 5 xdx ;

4.1.16. а) cos4 x sin 6 xdx ;

4.1.17. а) cos2 2x sin 4 2xdx ;

4.1.18. а) cos3 x sin3 xdx ;

4.1.19. а) cos3 xdx ;

5 sin3 x

4.1.20. а) sin3 xdx ;

3 cos2 x

б)

 

 

 

 

 

sin 2xdx

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

в) sin 3x cos xdx .

sin

4

x + cos

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

в) sin 9x cos xdx .

7 + 8sin x + 6 cos x

 

 

б)

 

 

 

tg xdx

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

в) cos 2x cos 3xdx .

 

9

4 tg

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

(3 sin x)dx

;

 

 

 

в) sin 5x sin 7xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 + cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

в) sin 4x cos 2xdx .

 

 

9

+ cos

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

в) sin x cos 9xdx .

 

 

2

+ 5 cos

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

б)

cos2 xdx

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) sin 3x cos 2xdx .

 

 

 

sin

5

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

б)

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) cos 5x cos xdx .

1+ 4 tg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

в) cos 4x cos 3xdx .

 

 

5 + 4 cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) sin5 x cos5 xdx ;

в) sin 3x sin 8xdx .

 

б)

(2 3sin x)dx

;

 

 

в) sin 6x sin 5xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 + 2 cos x

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

в) cos 3x cos 7xdx .

 

 

sin

3

x cos

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

в) cos 4x cos 9xdx .

 

 

4

sin

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; в) sin 7x cos 2xdx .

4

 

+ 4 sin x + 3cos x

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

в) sin 4x sin12xdx .

 

sin

2

x cos

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

127

4.1.21. а) cos3 2xdx ;

3 sin 2 2x

4.1.22. а) sin 3 2xdx ;

3 cos2 2x

4.1.23. а) sin 3 xdx ;

3 cos4 x

4.1.24. а) 3cos3 xdx ; sin 4 x

4.1.25.а) cos2 x sin 4 xdx ;

4.1.26.а) 5 cos3 x sin5 xdx ;

4.1.27.а) cos5 x sin 4 xdx ;

4.1.28.а) cos2 3x sin 4 3xdx ;

б)

 

(3 + sin x)dx

 

; в) sin 8x cos 2xdx .

 

4 + 3cos x

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

; в) sin x sin11xdx .

6

 

+ 8sin x + 5 cos x

 

 

 

б)

 

 

dx

 

 

;

 

 

 

в) sin12x cos 6xdx .

16 + tg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

; в) cos11x cos 2xdx .

sin

2

x cos

6

x

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

; в) sin 8x sin 3xdx .

sin

3

x cos

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

;

 

 

в) cos 5x cos 8xdx .

 

25 cos

2

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

; в) sin 6x cos 4xdx .

sin

7

x cos

3

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

б)

(2 + sin x)dx

;

 

в) cos 4x cos13xdx .

 

 

 

 

 

 

 

4 + cos x

 

 

 

 

 

4.1.29. а) cos3 x sin 4 xdx ; б)

 

 

dx

 

 

 

; в) sin13x cos 3xdx .

2 + 4 sin x + cos x

4.1.30. а) sin3 x cos8 xdx ;

б)

 

dx

 

 

;

в) sin16x sin 2xdx .

sin

9

5

x

 

 

 

x cos

 

 

 

Topic 5. Integration of irrational functions

A rational function of x and

a x2 , a + x2

,

x2 a , n ax + b and so

on can be integrated by using the algebraic and trigonometric substitutions. Integration of binomial differentials. Euler substitutions. Method by Ostrogradskiy.

Literature: [1, section 6, ch. 6.6], [2, section 2, ch. 2.1], [3, гл. 7, § 1], [4, section 7, § 22], [6, section 8], [7, section 10, §§10—11], [9, 1 part, § 33].

128

 

Main concepts

Т.5

 

 

5.1. Integration of the quadratic irrationality

Consider the integrals

dx

,

Ax + B

dx , ( a 0 , D 0 ).

ax 2 + bx + c

ax 2 + bx

 

 

+ c

These integrals can be found by the method illustrated in Examples 5, 6, 8 and 9 (see topic 3). First complete the square of the denominator and use the

substitution

x +

b

= t

. The first integral in this case transforms to the form:

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

= ln z + z 2 ± m2 + C , if a > 0 ,

 

 

z 2 ± m2

 

 

 

or

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

z

 

 

 

m

2

z

2

= arcsin m + C , if a < 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

and the second integral is expressed as the sum of simpler integrals.

5.2. Integration of

 

m

 

r

 

R x, x n

,..., x s ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

r

 

 

 

 

 

m

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

ax + b n

ax + b s

R x,(ax + b)n

,...,(ax

+ b)s

; R x,

 

 

,...,

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cx + d

cx + d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Any rational function of x and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

can be transformed into rational

 

x n ,..., x s

function of t by the substitution

 

x = tk , dx = ktt1dt.

Here

k is the smallest

multiple of the fractional denominators

m

,...,

r

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

A rational function of x and (ax + b)

 

,...,(ax + b)

 

 

can be transformed into

n

s

rational function of t by the substitution ax + b = t k, dx =

k

t k – 1dt. Here k is

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

r

 

a

the smallest multiple of the fractional denominators

 

,...,

.

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ax

+b

n

 

ax +b

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,...,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

can be transformed into rational

The function R x,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cx

+d

 

 

cx +d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

129

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

function of t by the substitution

 

ax + b

= tλ

. Here k is the smallest multiple of

cx + d

 

 

 

 

the fractional denominators mn ,..., rs .

5.3. Integration of binomial differentials xm(a + bxn)pdx

Here m, n and p are rational numbers.

Case 1: p is an integer number. Let x = tk. Here k is a less general denominator of fractional powers m and n.

Case 2:

m +1

is an integer number, let a + bxn = tk. Here k is a denominator

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

of fraction p.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Case 3:

 

m +1

+ p

is an

integer number. Let

a + bxn

 

= tk . Here k is a

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn

 

 

 

denominator of fraction p.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.4. Integration of

R(x,

ax2 +bx +c )

 

 

 

 

 

 

We shall consider three methods:

 

 

 

 

 

 

 

 

The first Euler substitution

 

 

ax2 + bx + c = t ± x a, (a > 0).

The second Euler substitution

ax2 + bx + c = tx ±

c, (c > 0).

The third Euler substitution

ax2 + bx + c = t x x

 

(if x1 is the root of

equation).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.5. Integrals in the form

 

 

dx

 

 

 

 

 

(x + m)

ax

2

+ bx + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The substitution

x + m =

1

 

turns this integral into the easy integral.

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.6. Integrals in the form

 

f (x)dx

 

 

 

 

 

F(x) ax

2

+ bx + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Here

 

f (x)

is a rational function of a single variable. This integral can be

 

 

 

 

F(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

computed by partial fractions of

 

f (x)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

130

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]