integral
.pdf
|
3 |
2 |
|
1 |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
= |
2 ln (x |
|
+ 2)+ |
|
arctg |
|
−2ln |
x −1 |
+c . |
|
2 |
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
10. Знайти інтеграл: ∫x6dx+1.
Розв’язання. Загальний метод розв’язання передбачає розкладання знаменника на три множника
(x6 +1)=(x2 +1)(x4 − x2 +1)=(x2 +1)(x2 + 3x +1)(x2 − 3x +1), а далі методом
невизначених коефіцієнтів приходимо до системи з шести рівнянь. З метою уникнути цього можна спочатку розкласти підінтегральну функцію на два
дробу зі змінною x2 , що приводить до системи з трьох рівнянь:
|
|
1 |
|
= |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
A |
+ |
|
|
|
Bx2 +C |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|||||||||||||||||||
|
x6 +1 |
(x2 +1)(x4 − x2 +1) |
(x2 +1) |
(x4 − x2 +1) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x4 |
0 = A + B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
x2 |
0 = −A + B +C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
x0 1 = A +C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Звідки A = |
1 |
, B = − |
1 , C = |
2 тому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−x2 + 2 |
|||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
. А зараз вже розкладемо |
|||||||||||||||||||
|
x6 +1 |
(x2 +1)(x4 − x2 +1) |
3(x2 +1) |
3(x4 − x2 +1) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
останній дріб на два: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
−x2 + 2 |
|
|
|
= |
|
|
|
Ax + B |
|
|
+ |
Cx + D |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
( |
x4 |
− x2 + |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
3 |
|
|
x2 |
+ 3x +1 x2 − 3x +1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
= |
3(Ax + B)(x2 − |
|
3x +1)+3(Cx + D)(x2 + |
|
3x +1) |
. Отримали систему з |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
( |
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x4 − x2 +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
чотирьох рівнянь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
x3 |
0 =3A +3C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
x2 −1 = −3 3A +3B +3 3C +3D |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
x1 0 =3A −3 3B +3C + |
3 3D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
x0 |
2 =3B +3D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Яка дає |
A = −C = |
|
|
|
1 |
|
; |
B = D = 1 , тобто |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
x + 2 33 |
|
|
1 |
|
|
x − 2 33 |
||||||||||||||
|
|
= |
|
+ |
|
|
|
− |
|
|
|
|
. |
||||||||||||||||||||||||||
|
x6 +1 |
3(x2 +1) |
2 3 |
x2 + 3x +1 |
2 3 |
|
x2 − 3x +1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Але в цьому прикладі штучними перетвореннями можна отримати значно
30
більш прості вирази. Спочатку перетворимо підінтегральну функцію: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
= |
(x4 +1)+(1 − x4 ) |
= |
|
|
|
x4 +1 |
+ |
|
1 − x4 |
|
|
= |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
) |
|
( |
|
|
|
) |
|
||||||||||||||||||||
|
x6 +1 |
|
|
|
2 |
( |
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
x6 + |
|
|
|
x6 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
x6 +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 |
|
+1 |
|
|
|||||||||||||||||||
= |
|
(x4 − x2 +1)+ x2 |
|
|
+ |
|
|
|
|
(1 − x2 )(1 + x2 ) |
|
|
= |
|
||||||||||||||||||||||||
|
( |
x |
2 |
)( |
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
( |
x4 − x2 + |
)( |
|
|
|
) |
|
|||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
+1 x4 |
− x2 +1 2 |
|
1 1 + x2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
= |
|
|
|
1 |
|
|
+ |
|
|
|
x |
2 |
|
− |
|
|
|
|
|
x |
2 −1 |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
( |
|
2 |
) |
|
|
( |
|
6 |
|
) |
|
( |
|
4 |
|
|
2 |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
2 x |
+1 2 x |
+1 2 x |
− x |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Перші два доданка легко інтегруються, тому знайдемо розклад на прості дроби тільки останнього доданка. Маємо:
|
|
|
|
−x2 +1 |
= |
|
|
|
|
|
Ax + B |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
Cx + D |
|
|
. Чисельники дають рівняння |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
2 |
x |
4 |
− x |
2 |
) |
|
x |
2 |
+ 3x |
+1 x |
2 |
|
− 3x +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
− |
x2 |
|
|
+ |
1 |
|
≡(Ax + B)(x2 − 3x +1)+(Cx + D)(x2 + 3x +1). |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
x3 |
0 = A +C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
x2 −1 2 = − 3A + B + 3C + D |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
x1 0 = A − 3B +C + 3D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
x0 1 2 = B + D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Звідси A = −C = |
|
|
|
1 |
|
; B = D = |
1 |
, тому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
x + |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
x − |
|
|
. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
− |
|
|
|
2 |
|||||||||||||||||||||
|
x6 +1 |
|
|
(x2 +1) |
|
(x6 + |
1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
2 3 x2 |
+ 3x +1 2 3 x2 |
− 3x +1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Інтегруючи цю рівність, маємо: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
∫ |
|
|
dx |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
x2 + 3x +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
= |
2 arctg x + |
6 arctg x |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
ln |
|
|
|
|
+c. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x6 +1 |
|
|
|
4 |
|
3 |
x2 − |
3x +1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11. Знайти інтеграл: ∫ |
|
|
2 + |
|
|
x +1 |
|
|
|
|
dx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(x +1)2 − |
|
|
|
x +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Розв’язання. Скористаємося заміною змінних. Покладемо: |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 + x +1 |
|
|
|
|
(2 +t )2t |
|
4 + 2t |
||||||||||
|
|
|
x +1 =t, x =t |
|
|
−1, dx = 2tdt. Тоді ∫ |
|
|
|
dx = ∫ |
t4 −t |
dt = ∫ t3 −1 dt. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
(x +1)2 − |
x +1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Розглянемо дріб: |
|
4 + 2t |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
+ 2t |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
t3 −1 |
|
(t |
− |
1) |
( |
t |
2 |
+ |
t |
+ |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Розклад на елементарні дроби має вигляд:
31
|
|
4 |
+ 2t |
|
|
|
= |
A |
+ |
Bt +C |
. |
||||
|
|
|
( |
|
|
|
|
) |
|
|
|||||
|
− |
|
|
2 + |
|
+ |
|
t |
−1 t2 |
+t +1 |
|||||
(t |
1) |
t |
t |
1 |
|
||||||||||
|
( |
|
) |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ Bt (t |
−1)+C (t −1). |
||||||
2t + 4 = |
A |
t2 +t +1 |
|||||||||||||
t2 |
0 = A + B |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
t |
|
2 |
= A − B +C . |
|
|
||||||||||
1 |
4 |
= A −C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Ця система має розв’язок : A = 2, |
B = −2, |
C = −2 . |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Отже, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4t + 2t2 |
|
|
2 |
|
|
2t + 2 |
|
|
|
|
2dt |
|
|
|
2t + 2 |
|
|
|
||||||||
|
4 |
|
dt = |
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
dt = |
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
dt = |
|
∫ t |
−t |
∫ |
|
t |
2 |
+t + |
|
∫t −1 |
∫t |
2 |
+t |
+ |
1 |
|||||||||||||
|
|
t −1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
2dt |
|
2t +1 |
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−ln (t |
2 |
|
+t +1)− |
|
|
1 |
|
|
|
t + 2 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
= ∫ |
|
|
|
− ∫ |
|
|
|
dt − ∫ |
|
= 2ln |
|
t −1 |
|
|
|
|
|
|
arctg |
|
|
|
|
+c = |
||||||||||||||||||||||||||
t −1 |
t2 +t +1 |
t2 +t +1 |
|
|
3 |
3 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
= 2ln |
|
x +1 −1 |
|
−ln (x + |
x +1 + 2)− |
2 |
arctg 1 + 2 |
|
|
x +1 |
+c . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
12. Знайти інтеграл: ∫x3 |
x2 −1dx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Розв’язання. Оскільки ∫x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
x2 −1dx = ∫x3 (x2 −1)2 dx. Даний інтеграл запишемо у |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
вигляді диференціального бінома: ∫xm (axn +b)p dx, де a,b −дійсні; |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
m, n, p −раціональні числа, a ≠ 0,b ≠ 0, n ≠ 0, p ≠ 0. |
В нашому випадку: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
a =1,b = −1, m =3, n = 2, p = |
1 |
. Так як: |
|
m +1 |
= |
3 +1 |
|
= 2 −ціле число, то, |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
застосовуючи підстановку Чебишева: axn +b =ts , s −знаменник дробу p , |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
) |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
) |
1 |
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
) |
1 |
|
|
|
|
|
|||||
знаходимо: x2 −1 =t2 t = |
2 |
, x = |
t2 |
+ |
2 , dx =t |
t2 |
|
|
|
−2 dt. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x2 −1 |
|
1 |
|
|
+1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отже, |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
3 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(t2 +1)dt = ∫(t4 +t |
2 )dt = t |
+ t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
∫x3 (x2 −1)2 dx = ∫t2 |
|
|
|
|
+c = |
1 |
(x2 −1)2 + 1 (x2 |
−1)2 + c. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
3 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|||||
13. Знайти інтеграл: ∫3 1 + 4 |
xdx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ |
3 1 |
|
|
|
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
1 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Розв’язання. Маємо |
+ 4 |
xdx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
dx. диференціальний біном: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
+ x4 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
32
∫xm (axn +b)p dx, де a =b =1, m = 0, n = |
1 |
, p = |
1 |
. Оскільки: |
m +1 |
= |
0 +1 |
= 4 −ціле |
|
4 |
|
3 |
|
n |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
число, то, застосовуючи підстановку Чебишева: axn +b =ts , s −знаменник дробу
1 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
+1 =t3 |
3 |
−1) |
4 |
, dx =12t2 (t3 −1) |
3 |
dt. |
||||
p , маємо 1 x4 |
, знаходимо: t = 1 |
+ x4 |
|
, x =(t3 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отже, ∫3 1 + 4 |
xdx = ∫t 12t2 (t3 −1)3 dt = ∫12t3 (t3 −1)3 dt = |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= ∫(12t12 −36t9 +36t6 −12t3 )dt =12t13 |
− 36t10 |
+ 36t7 −12t4 |
+c = |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= |
12 |
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
−18 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
3 |
+ 36 |
|
|
|
1 |
|
3 |
− |
|
|
|
1 |
|
3 |
+c. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
1 + x4 |
|
|
1 + x4 |
|
|
1 + x4 |
|
|
|
3 1 |
+ x4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
14. Знайти інтеграл: ∫sin3 2xcos2 3xdx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Розв’язання. Користуючись тригонометричними формулами: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
sin3 α = 1 (3sinα −sin 3α), |
cos2 α = |
1 |
(1 +cos 2α), та |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
sinα cos β = 12 (sin (α − β)+sin (α + β)), маємо: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
∫sin3 2x cos2 3xdx = |
1 |
∫(3sin 2x −sin 6x)(1 +cos 6x)dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
8 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
= |
|
|
|
3sin 2x − |
sin 4x + |
sin8x −sin 6x |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 |
|
|
|
2 |
2 |
|
2 |
sin12x dx |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
= − |
3 |
|
cos 2x + |
|
3 |
|
cos 4x − |
|
|
|
3 |
|
cos8x + |
1 |
cos6x + |
1 |
|
cos12x +c. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
64 |
128 |
48 |
192 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
15. Знайти інтеграл: ∫ |
|
dx |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
sin3 xcos5 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Розв’язання. Оскільки підінтегральний вираз задовольняє умову |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R(−sin x, −cos x) = R(sin x,cos x) , перейдемо до змінної tgx : |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
∫ |
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
= ∫ |
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
dx |
|
|
= |
∫(1 + tg |
2 |
x) |
3 |
dtgx |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
sin |
3 |
xcos |
5 |
x |
cos |
6 |
x sin |
3 |
x |
|
cos |
2 |
|
x |
|
|
3 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos3 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
∫ |
|
|
|
1 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
|
1 |
|
4 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
= |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
+3tgx + tg |
|
|
x |
dtgx = − |
|
|
|
|
|
|
+3ln |
tgx |
+ |
|
tg |
|
x |
+ |
|
tg |
|
x + c , |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
x |
tgx |
|
|
|
|
|
2 |
x |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
tg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2tg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|||||||||||
x ≠ k2π .
33
16. Знайти інтеграл: ∫ |
|
2sin x −cos x |
|
|
|
dx. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
3sin2 x + 4cos2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Розв’язання. Розіб’ємо інтеграл на два |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
∫ |
2sin x −cos x |
|
|
dx = ∫ |
|
2sin xdx |
|
|
|
|
− |
∫ |
|
|
cos xdx |
|
= |
|||||||||||||
3sin2 x + 4cos2 x |
|
3sin2 x + 4cos2 x |
3sin2 x + 4cos2 x |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
d (cos x) |
d (sin x) |
|
2 |
|
|
cos x |
|
|
1 2 −sin x |
|
|
|||||||||||||||||
−2∫ |
|
− ∫ |
|
|
= − |
|
|
|
arctg |
|
|
|
|
|
|
+ |
4 ln 2 +sin x |
+c. |
||||||||||||
3 +cos2 x |
4 −sin2 x |
|
|
3 |
|
|
|
|
3 |
|
||||||||||||||||||||
17. Знайти інтеграл: ∫ |
xln (x + |
|
x2 +1) |
|
dx. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
x |
2 |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Розв’язання. Даний інтеграл проінтегруємо частинами. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
∫ |
xln |
( |
x + |
x2 +1 |
) |
dx = ∫ln (x + |
|
|
x2 +1) |
|
|
|
|
xdx |
|
=∫ln (x + |
x2 +1)d ( x2 +1)= |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
x |
2 |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x2 +1)− ∫dx = |
|
|
|
|
|
|
x |
|
+1 |
x2 +1)− x +c . |
||||||||||||||
= |
x2 +1ln (x + |
|
x2 +1ln (x + |
|
||||||||||||||||||||||||||
18.Знайти інтеграл: ∫ 1 − 2 2 exdx.
x
Розв’язання.
∫ |
|
|
2 2 |
x |
|
∫ |
|
|
4 |
|
4 x |
|
∫ |
|
x |
|
|
|
|
∫ |
ex |
|
|
|
|
|
|
∫ |
ex |
|
|||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
− |
e dx = |
− |
+ |
x |
2 |
|
|
|
e dx |
− |
4 |
dx + |
4 |
x |
2 dx =(Середній інтеграл |
||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
e dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
проінтегруємо частинами) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
−4∫ex dx = −4∫1xdex |
= −4 ex + 4∫exd |
|
1x = −4 ex −4∫ |
e |
dx . Остаточно маємо |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 2 |
x |
|
|
x |
|
|
ex |
|
|
|
|
|
ex |
|
|
|
|
ex |
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
4 |
|
+c,(x ≠ 0). |
|||||||
|
1 |
− |
e |
dx =e |
|
− |
4 |
|
−4 |
|
|
|
|
dx + |
4 |
|
|
|
|
dx |
+c = e |
|
1 |
− |
|
|
|
||||||||||||||
∫ |
|
x |
∫x |
2 |
∫x |
2 |
|
x |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
34
Навчальне видання
Невизначений інтеграл: навчальний посібник для студентів І курсу спеціальності «Математика»./ Муратова А.А., Цапов В.О.,– Донецьк, ДонНУ, 2008. – с.36
Муратова Анна Андріївна, старший викладач кафедри математичного аналізу і теорії функцій
Цапов Вадим Олександрович, доцент кафедри математичного аналізу і теорії функцій,
Жукова Наталія Михайлівна, студентка спеціальності «Математика»
НЕВИЗНАЧЕНИЙ ІНТЕГРАЛ
Навчальний посібник для студентів І курсу спеціальності «Математика»
35
