Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Высшая_математика__2_семестр_ (1).pdf
Скачиваний:
142
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Задачи для самостоятельного решения

№

Условие

 

 

Возможные ответы

1.

Укажите неопределённые интегралы,

 

все;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при нахождении которых придётся

 

а) и б);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

использовать один и тот же

 

а) и в);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

табличный интеграл.

 

б) и в);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) ∫x dx ; б) ∫x e

x2

dx ; в)

другой ответ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Найти неопределённый интеграл

cos(3 – 2x)+C;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫2sin(3 −2x) dx .

 

 

0,5 cos(3 – 2x)+C;

 

 

 

 

 

 

 

 

– cos(3 – 2x)+C;

 

 

 

 

 

 

 

 

– 2 cos(3 – 2x)+C;

 

 

 

 

 

 

 

 

– 4 cos(3 – 2x)+C.

3.

Найти неопределённый интеграл

 

0,5 ln

 

x −2,5

 

 

+C ;

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x +2,5

 

∫4x2 −25 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2 ln

 

 

2x −5

 

+C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x +5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1 ln

 

2x −5

 

 

 

+C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x +5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x −2,5

 

+C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,05 ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x +2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Найти неопределённый интеграл

0,5 arcsin 0,4x +C ;

 

∫

dx

 

 

−0,5 arcsin 0,4x +C ;

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x2 −25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 ln

x +

4x2 −25

+C ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 ln

 

2x +

4x2 −25

+C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Найти неопределённый интеграл

−e1−2x

+C ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫2 e1−2x dx

 

 

e1−2 x +C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2 e1−2x +C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 e1−2x +C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−4 e1−2x +C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема «Интегрирование рациональных дробей»

Рациональной дробью называется дробь вида

P(x) = an xm +... + a1x + a0 , Q(x) bn xn +... +b1x +b0

31

где P(x) и Q(x) - многочлены. Рациональная дробь называется правильной,

если степень многочлена числителя меньше степени многочлена знаменателя (m < n) , в противном случае дробь называется неправильной.

При интегрировании рациональной дроби её обычно представляют в виде суммы многочлена и нескольких простейших дробей, затем сумму интегрируют почленно. Интегралы простейших дробей первых трех типов приведены ниже:

I.∫x −Aa dx = Aln x −a +c .

 

 

∫

A dx

 

 

 

 

 

 

 

−A

1

 

 

 

+c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II.

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x −a)m

m −1

(x −a)m−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III.

∫

 

dx

 

 

 

 

 

=

 

 

2

 

 

arctg

 

2x + p

+c ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + px + q

 

 

4q − p2

 

4q − p2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

p2 − 4q <0 , т.е. квадратный трехчлен не имеет действительных корней.

 

 

 

ОБРАЗЕЦ 16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислить неопределенный

 

−

 

1

 

arctg

(x +1)

+C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

интеграл ∫

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

2

+ 2х +3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

arctg

 

(x +1)

 

+C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x +1)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

arctg

+C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Данная

подынтегральная

функция

является

дробно-рациональной

функцией. Здесь следует в знаменателе дроби

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

выделить полный

х2 + 2х +3

 

квадрат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dх

 

 

 

 

 

 

х2+2х+3=(х2+2х+1)+2=(х+1)2+2 ∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dх ∫

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

(х +1)2

+ 2

 

(х +1)2 +( 2)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используем метод подстановки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим ∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dх

 

 

=

 

х +1 = t

 

 

= ∫

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

=

 

 

1

arctg

t

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(х +1)2 +( 2)2

 

 

dx = dt

 

 

 

 

 

t2 +( 2)2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

=

1

arctg

(x +1)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

3x −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример.

 

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 − x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. В знаменателе выделим полный квадрат

32

Сделаем замену

∫

 

 

3x −1

 

dx

 

 

1

2

+

3

 

x −

2

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

1

arctg

 

2t

+c

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

3x −1

 

 

 

dx = ∫

 

 

3x −1

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

x2 − x +1

 

 

1 2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

−

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x −

1

=t ,

x =t +

1 , dx = dt , тогда получим:

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3t +

−1

 

 

 

 

 

 

t dt

 

1

 

 

 

dt

 

 

 

 

3 ln

 

 

3

 

= ∫

2

dt = ∫

 

+

∫

 

 

 

 

=

t2

+

+

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

t2 +

 

 

 

 

 

t2 +

3

 

2

 

 

t

2 +

 

2

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 3 ln

 

 

x2

− x +1

 

 

+

1

arctg

2x −1 + c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема «Интегрирование некоторых видов иррациональностей»

 

 

 

 

m

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

Интегралы вида

∫R x, x

,..., x

dx , где R

– рациональная функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

своих аргументов; m,..., r, n,...,

s - целые числа, подстановкой x = t k , (где k

– наименьшее общее кратное чисел

 

 

 

n,...s )

приводятся

к интегралам от

рациональных функций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подобным образом находятся интегралы вида

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

ax

+ b n

 

 

 

ax + b s

 

 

 

∫R x,

 

 

 

,...,

 

dx.

 

 

 

 

cx + d

 

 

 

cx + d

 

 

 

 

 

 

 

 

ax + b

 

 

 

 

 

Здесь используется подстановка

 

=t k .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

cx + d

 

 

 

 

 

 

Пример.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

x(3 x +1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

Производим подстановку x = t6 , так как

K = НОК(2; 3) =6.

Тогда dx =6t5dt,

следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

dx

 

 

 

= ∫

 

 

 

6t5dt

=

6∫

 

t 2dt

=6∫

t 2

+1 −1

dt

x

(3 x

+1)

t

3

(t

2

+1)

t

2

+1

t

2

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=6∫

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=6(6 x − arctg6

1 −

t

2

 

 

dt =6t −6arctg t + c

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример.

∫

1 + x

 

1

dx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − x

 

 

+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

Сделаем замену

1

+ x

=t,

тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

− x

 

 

 

 

 

 

 

 

=

x) + c.

t

2

=

1

+ x

,

x =

t 2

−1

,

1 + x =

2t 2

 

,

dx =

4tdt

.

 

1

− x

t 2

+1

t 2 +

 

(t 2

+1)2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

33

Следовательно, искомый интеграл примет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫ 1 + x

1

dx

= 2∫

t

2dt

= 2arctgt + c = 2arctg

1 + x + c.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − x

+ x

 

 

+

1

 

 

 

 

 

 

1 − x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОБРАЗЕЦ 17.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x +1 e−x +C

 

 

 

Найти

∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; 2ln

 

x +1

 

+C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x +

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

 

 

 

x +1

 

+C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

x +1

 

+C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Произведем подстановку

 

x = t , тогда

 

x = t2 и dx = 2 t dt .

Получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

dx

= ∫

2tdt

=∫

2dt

= 2∫

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2ln

 

 

t +1

 

+c = 2ln

 

 

x +1

+C .

 

 

 

x + x

t2 +t

t +1

t +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема «Интегрирование некоторых видов тригонометрических функций»

Основными приемами, применяемыми при интегрировании тригонометрических функций, являются тождественные преобразования подынтегральной функции c помощью формул тригонометрии (формулы приведения, понижения степени и т.д.) и метод подстановки.

Например,

интегралы вида

∫sin mx cos nxdx ; ∫cos mx cos nxdx ;

∫sin mxsin nxdx находятся с помощью формул

 

 

 

 

cosα cos β = 12 (cos (α − β )+cos (α + β));

 

 

sinα sin β = 12 (cos (α − β )−cos (α + β));

 

 

sinα cos β = 12 (sin (α − β )+sin (α + β )).

ОБРАЗЕЦ 18.

 

 

 

 

 

 

Найти

∫cos2x sin5xdx

 

 

1 cos7x +

1 cos3x +C

 

 

 

 

4

6

 

 

 

 

 

 

1 cos7x −

1 cos3x +C

 

 

 

 

 

 

4

6

 

 

 

 

 

;−1 cos7x − 1 cos3x +C

 

 

 

 

 

 

4

6

 

 

 

 

 

−cos7x −cos3x +C

 

 

Решение. Применив формулу

 

 

 

 

 

sinα cos β = 12 (sin (α + β )+sin (α − β )), получим

 

 

34