Сборник_ТЗ
.pdfРозділ 11
В останньому розділі зустрінемося з визначеними, невласними інтегралами. За формулою Ньютона-Лейбниця навчимося обчислювати їх, спираючись на отримані навички у знаходженні первісних функцій. Познайомимося з деякими застосуваннями визначних інтегралів при розв’язанні геометричних та економічних задач. Перед розв’язанням завдання пропонуємо повторити теоретичний матеріал, який міститься у розділах 5.9 -5.16 Посібника.
Приклади розв’язання типового варіанту
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
- |
|
(5.43): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
1. |
Обчислити визначені інтеграли: |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
Розв’язання. За формулою Ньютона Лейбниця |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|||||
|
|
того, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
для |
|
|
щоб |
обчислити |
визначені інтеграли |
ми спочатку |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|||||||||||
повинні знайти |
первісні. В даному прикладі ми це можемо |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 6 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
зробити миттєво за таблицею інтегралів: |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
3 |
|
. |
13 ln |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
! 27 27 13 ln 3 1 3 13 ln 1 |
|||||||||||||||||
2 13 ln 3 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) *'( ) $ √$ 4 .
Розв’язання. Для того, щоб знайти первісну, необхідно виконати заміну змінної. Звернемо вашу увагу на те, що замінна змінної у визначеному інтегралі відрізняється від такої у невизначеному (см. п. 5.12), а саме: при введенні нової змінної ми зобов’язані замінити й границі інтегрування, обчислити первісні з новими границями, до старої змінної, зрозуміло, повертатися не потрібно.
387
'( ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, $ |
|
|
4 |
|
|
|
2 |
|
|
||||||||
$ |
√$ |
4 + |
,н |
|
|
, $ |
|
|
|
|
√, , |
|||||||||||||||||||||||||
* |
|
|
$* |
|
4 1 4 5 |
1 ) |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
в |
|
$ |
'( ) |
4 5 4 9 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
9 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
, |
, |
|
|
|
|
!5 ,√, !5 |
59√9 |
5√56 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||
|
|
|
в) |
|
|
|
|
7 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
||||
|
|
|
|
9 |
|
8 * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
повний |
|
|
|
знайдемо |
||||||||||||
* |
|
|
Розв’язання. Виділимо |
|
квадрат |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
7 |
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
7 |
|
|
|
|
|
|||
первісно, |
скористаємося формулою Ньютона-Лейбниця: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 8 * |
|
9 8 * |
9 9 9 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
:;<= |
|
|
|
|
! 4 |
|
:;<=2 <;:=0 <;:=2 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
? |
ln |
|
|
|
9 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.47): |
|
|
|
. |
|||||||||
|
|
|
г) |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
? |
|
|
|
|
|
|
|
|
, ln |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
? |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Розв’язання. |
Інтегруємо частинами |
$ |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
C |
D |
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
@ ln |
|
, 2 ln · |
|
|
|
· ln !1 @ · 2 ln · |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, ln |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
$ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
· ln !1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ , |
7 |
1 $ · ln $ |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 ln |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 · ln 1 2 · ln ! |
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
? |
$ 2$ · ln $ |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
$ |
|
|
|
|
|
|
|
$ |
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
2 · ln 1 2 !1 $ 2$ 2$ 2 $ 2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2. Обчислити невласні інтеграли (або довести їх |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
розбіжність): |
|
7 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
* 9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
388
Розв’язання. Інтеграл невласний. Функція потерпає розрив на верхній границі. Для знаходження первісної, виділимо
|
7 |
|
|
|
|
7 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
повний квадрат в квадратному тричлені знаменника: |
|
|||||||||||||
* |
9 |
|
* 9 9 9 |
* |
|
|
|
|
|
|||||
|
, 2 |
|
|
74 |
4 |
|
|
|
1 N |
|
||||
|
, |
|
|
|
! |
|
||||||||
+,н 0 2 21 4 |
limLM* ln !4 |
|
2 |
|||||||||||
|
|
,в 1 2 1 |
! ln ! |
! limLM* ln ! |
L |
|
|
|
||||||
limLM* ln |
! .L |
|
! ln 3 |
|||||||||||
|
|
|
|
L |
|
|
L |
|
|
|
||||
∞ ln 3 ∞ |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|||||
P |
|
невласний інтеграл розбігається |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
б) |
Q |
7 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
√ √ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Розв’язання. |
Інтеграл |
невласний з |
|
нескінченими |
границями. Для знаходження первісної скористаємося тригонометричною підстановкою:
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
RS( T |
|
|
|
|
|
|
H |
|
||||
Q |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
RS(UVR TT : |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
1 |
UVR T |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
√ |
|
√ |
|
|
н: |
|
|
|
|
RS( T |
; |
:н Z9 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
√2 RS( T ; |
sin : |
√ |
|
||||||||||||||||||||
|
|
* ][\]_` ^^7T |
в: |
|
∞ RS( T |
; |
sin : Q |
0; |
:в 0 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
* |
: |
|
a |
|
|
Z |
|
Z |
|
|
Z. |
|
|
|
|||||||||
|
a |
3 |
|
|
[\] ^ |
a |
|
|
b |
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
b |
|
|
|
· |
|
b |
|
* : : c |
|
9 0 9 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ми отримали]_` ^ ]_` ^ |
кінцеве |
значення |
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|||||||||||||||
невласний інтеграл збігається. |
|
P |
|
|
|
|
|
|
y=x2 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3. Обчислити площу фігури, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
обмеженої |
параболою |
|
d |
|
|
і |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
прямою |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Розв’язання. |
|
|
Побудуємо |
|
|
|
|
|
|
y=4-3x |
|
||||||||||
фігуру. |
|
d 4 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Знайдемо точки |
перетину |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
-4 0 |
|
1 |
||||||||||||||||||||
кривих, для цього розв’яжемо систему |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
389
d |
; |
|
4 3 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
рівнянь |
|
|
|
3 4 0; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ed 4 3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Отже |
, точки |
|
|
|
4; |
|
1. . |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
перетину |
|
|
|
і |
|
|
|
|
|
|
||||||
g h i |
94 3 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
Обчислимо |
площу за формулою |
(5.57): |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
од |
4 3 |
|
|
|
! 4 |
4 |
16 24 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
9 |
) |
. |
|||||
точками з абсцисами |
|
|
|
|
. |
|
|
|
d arcsin $ |
між |
||||||||||
|
|
|
4. |
Обчислити довжину дуги кривої |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
Розв’язання. |
|
Для |
|
обчислення |
|
довжини |
дуги |
||||||||||
|
|
|
0 o o 1 |
|
|
|
|
|
|
|
, |
скористаємося формулою (5.59). До підстановки у формулу
виконаємо попередні обчислення, а саме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
qr |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dp √ |
??q r |
|
|
|
|
?q r |
|
|
?q r?q r |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
?q r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
1 dp |
1 |
|
|
|
?q r |
|
|
|
?q r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, 1 $2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2, , 2$2 H |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 2 |
|
|
474 |
|
474 |
|
|
|
|
||||||||
|
t1 |
d |
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
,н 1 1 0 |
|||||||||||||||||||||||||||
s |
|
|
|
|
|
|
|
t1$ |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
√1 ? |
q |
474 |
|
|
|
|
|
|
|
|
√1 ? |
q |
74 |
|
|
|
,в √1 |
$2 |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
√1 |
$ |
|
|||||||||||||||||||||
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
* |
|
|
|
|
2 |
1 |
|
ln !4 ! u |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
451 , |
|
|
|
|
|
, |
|
0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
√1 ?q 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√1 ?q 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
ln u√1 ?q 1u ln 1 ln u√1 ?q 1u од. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
5. Обчислити rоб’єм тіла обертання фігури, обмеженої |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
лініями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
навколо осі . |
|
ліній |
, |
які |
|||||||||||||
|
|
Розв’язання. |
|
Знайдемо точку |
|
перетину |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
d $ , d $ , ln 2 |
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
обмежують цю фігуру: |
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
d $ |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
xd $ |
r |
|
|
|
$ $ ; $ $ 0; $ 1 $ 0; |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
390