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

Основы математики. Неопределенный и определенный интеграл

.pdf
Скачиваний:
208
Добавлен:
14.03.2016
Размер:
3 Мб
Скачать
☆

b

m(b − a) ≤ ∫ f (x)dx ≤ M (b − a).

a

Свойство 6. Если поменять местами верхний и нижний пределы интегрирования, то определенный интеграл изменит знак

ab

∫ f (x)dx = −∫ f (x)dx.

ba

Свойство 7. Для любых трех чисел a < c < b справедливо равенство

b c b

∫ f (x)dx = ∫ f (x)dx + ∫ f (x)dx ,

a a c

если только все три интеграла существуют.

Свойство 8. (Теорема о среднем). Если функция f (x) непрерывна на отрезке [a,b], то на этом отрезке найдется такая точка с, что справедливо равенство

b

∫ f (x)dx = (b − a) f (c) .

a

 

1

b

 

Из свойства 5 получим m ≤

∫ f (x)dx ≤ M . Следовательно, суще-

 

b − a

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

b

ствует точка c [a,b], такая, что

f (c) =

∫ f (x)dx.

b − a

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

f (c) называется средним значением функции на отрезке [a,b]

1. Геометрический смысл свойства 8 состоит в следующем.

Левая часть равенства – площадь криволинейной трапеции с основанием [a,b]. В правой его части – площадь прямоугольника с тем же основанием и высотой, равной f (c) .

Итак, на промежутке [a,b] существует по крайней мере одна точка с такая, что f (c) есть длина высоты прямоугольника, равновеликого данной криволинейной трапеции.

10

2. Механический смысл свойства 8:

f (c) – средняя скорость движения тела на отрезке времени [a,b].

3. Экономический смысл этого свойства заключается в том, что если f (t) выражает производительность некоторого рабочего в момент времени t,

b

то ∫ f (t)dt – объем продукции, произведенной рабочим за отрезок времени

a

 

b

 

 

T = b − a . Следовательно,

∫ f (t)dx

= f (c) –

 

a

средняя производительность

b − a

 

 

 

рабочего на данном отрезке времени, а t = c

– момент времени, в которой

производительность совпала со средней.

На практике вычисляется средняя производительность труда, средние издержки производства и т. д.

Определим средние издержки производства (средние затраты на производство 1 единицы продукции), если переменные издержки производства определяются формулой

K(x) = 500 − x

(х – количество производственных единиц продукции) и объем производства составляет от 50 до 60 единиц.

Среднее значение функции K(x) находим по формуле

60

∫(500 − x)dx

 

 

K(c) =

50

 

 

 

 

 

 

60 − 50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

x2

 

 

60

 

4450

 

 

 

 

 

∫

(500 − x)dx =

500x −

 

 

 

= 4450, K(C) =

 

= 445

2

 

60 − 50

50

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

Найдем с из равенств: K(x) = 500 − x и K(c) = 500 − c = 445 c = 55.

11

Итак, средние издержки производства составляют 445 единиц. Этого уровня они достигают при объеме производства в 55 единиц.

Задания для самостоятельного решения

1. Вычислить среднее значение функции f (x) на промежутке [a,b],

если:

а)

f (x) = 2x2 + x − 3, x [1,6] ;

б)

f (x) = sin x,

x [0,6];

в)

f (x) =

 

 

x

, x [−1,1];

1

+ x2

 

 

 

г) f (x) = x2 , x [a,b]

2. Определить среднюю производительность труда рабочего в течение восьмичасового рабочего дня, если производительность труда с тече-

нием времени изменяется по закону V (t) = − 15t2 + 3t + 30 .

3. Найти среднее значение издержек производства K(x) = 3x2 − 4x +1, если объем производства меняется от 5 до 10 единиц. Указать объем производства, при котором издержки принимают среднее значение.

4. Прибыль, получаемая предприятием, прямо пропорциональна объему производства P(x) = 13 x .

Определить среднее значение прибыли, если объем производства изменяется от 10 до 12 тысяч единиц.

12

2.СПОСОБЫ ИНТЕГРИРОВАНИЯ

2.1.Непосредственное интегрирование

Интегрирование, основанное на применении таблицы интегралов,

свойств неопределенного интеграла, а также простейших тождественных преобразований подынтегральной функции, принято называть непосред-

ственным интегрированием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

1− x

 

dx =

 

1− x =1− (3

 

 

 

)3 = (1− 3

 

 

)(1+ 3

 

 

+ 3

 

 

 

)

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1− 3 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1− 3

 

 

)(1+ 3

 

 

 

+ 3

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx = ∫ 1

+ x3 + x3

dx = x + 3 3

x4 +

 

x5 + C.

 

1

−

3

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ x

2

 

− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ∫

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

1+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

x2 (1+ x2 )

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

−

 

 

 

=

 

 

−

 

 

 

x2 (1+ x2 )

x2 (1+ x2 )

 

 

 

 

 

 

x2 (1+ x2 )

x2 (1+ x2 )

x2

1+ x2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ∫

 

 

 

dx −

∫

 

 

 

dx

= ∫x−2dx − ∫

 

 

 

 

 

= −

 

− arctgx + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

1+ x2

1+ x2

x

 

 

 

 

3. ∫

 

 

dx

=

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

sin2 x + cos2 x

 

 

=

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

+

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x cos2 x

 

 

sin2 x cos2 x

 

 

sin2 x cos2 x

 

 

 

sin2 x cos2 x

sin2 x cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

= ∫

 

 

dx

 

 

 

 

+ ∫

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= tgx − ctgx + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

sin2 x

cos2 x

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-й способ решения. Заметим, что sin2α = 2sinα cosα

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

2

x cos

2

x =

(sin x cos x)

2

=

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

sin

2

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

sin2x =

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ∫

 

 

 

 

dx

 

 

 

= 4∫

 

 

dx

 

 

 

= 2

∫

 

 

d(2x)

 

 

= −2ctg2x + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x cos2 x

1 sin2

2x

sin2 2x

sin2 (2x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

=

Чтобы проверить правильность ответа, рекомендуется делать про-

верку найденного результата дифференцированием:

13

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

sin2 x + cos2 x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• (tgx − ctgx + C)′ =

 

 

 

 

+

 

 

=

 

cos2 x sin2 x =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

sin2 x

 

cos2 x sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

4

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

• (−2ctg2x + C)′ = 2

 

 

2 =

 

=

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 2x

(sin 2x)2

4sin2 x cos2 x

cos2 x sin2 x

4.

∫sin3 5xd(sin5x) = sin4 5x + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

+1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

∫

x + 2 x +1

 

∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

1+ 2x 2

+

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ∫dx + 2∫x−

2dx + ∫1dx = x + 4

 

+ ln

 

x

 

+ C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задания для самостоятельного решения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

∫dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ∫d(x2 +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ∫d(5x − 4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ∫e−xd(−x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

∫tg(4 − x)d(4 − x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. ∫

d(cos x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ∫3x d(x)

d(arctgx)

9.∫ arctgx

d(ex )

11.∫cos2 (ex )

13.

∫

2x dx =

2x

 

+ C

 

ln 2

 

 

 

 

 

 

15.

∫

1 cos xdx =

1 ∫cos xdx =

1 sin x + C

 

 

2

 

 

2

2

17.

∫(5sin x − 6x)dx = ∫5sin xdx − ∫6xdx

8. ∫ex2 d(x2 )

10.

∫

d(lnx

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lnx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

∫x3dx =

 

x3+1

 

+ C =

x4

+ C

3+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

14.

∫2

dx

= 2∫

dx

= 2ln

 

x

 

+ C

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.∫(5x4 − 3x2 + 2x +1)dx

=5(−cos x) − 3x2 + C = −5cos x − 3x2 + C

14

18.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

− 3

 

 

x dx =

 

 

∫

 

 

 

 

− 3∫x2dx =

 

2 x −

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ C = x − 2x2 + C = x − 2x x + C

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19.

∫

 

(x + 5)2

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

2

 

 

20.

∫(1−

 

 

 

x

)2dx = ∫(1− 2

x

+ x)dx = ∫dx − 2∫x2dx − ∫xdx = x −

x3

+

x

 

 

+ C

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

3+

 

 

1− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

 

 

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

dx = 3

 

 

 

 

 

 

 

+

dx = 3arcsin x + x + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

1

− x

2

 

 

 

 

 

 

1− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

1− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.

∫

x −1

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23.

∫

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

= ∫

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

= ∫

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

=

 

 

1

 

 

∫

 

 

 

dx

 

 

 

=

 

 

1

 

arcsin x + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3 − 3x2

 

 

 

 

 

 

 

3(1− x2 )

 

 

 

 

 

 

 

3

1− x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1− x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24.

∫

 

(sin x − cos x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(cos x − sin x)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25.

 

tg2 xdx =

 

 

 

sin2 xdx =

 

 

1− cos2 xdx =

 

 

 

 

1

 

 

 

 

−1 dx =

 

 

 

 

dx

 

 

− dx = tgx − x + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫cos

2

x

 

 

 

 

∫

cos

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫cos

x

 

 

∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ cos2 x

 

 

 

 

 

1+ cos2 x

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26.

∫

1+ cos2xdx

= ∫ 2cos2 x dx

= 2

∫

 

+

 

∫dx =

2tgx +

2 x + C

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

2

 

 

 

 

 

 

 

27.

∫(sin x + cos x)2dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Замена переменного

Метод замены переменной является одним из основных методов вычисления интегралов. Успех интегрирования зависит в значительной степени от того, сумеем ли мы подобрать такую удачную замену переменных, которая упростила бы данный интеграл и свела бы его к табличному.

Правило 1. Чтобы по таблице находить интеграл от степенной функции, надо под знаком дифференциала иметь основание степени:

15

Uα+1

∫UαdU = α +1 + C, если α ≠ −1.

∫dUU = ln U + C, если α = −1

Примеры.

1. ∫(2x − 3)5 d(2x − 3) = (2x − 3)6 + C 6

2. ∫cos7xd(cos x) = cos8 x + C 8

3. ∫d(5x − 7) = ln 5x − 7 + C 5x − 7

4. ∫

d(

x − 5)

 

 

 

= 2 x − 5 + C

 

 

 

x − 5

 

 

 

 

 

Если правило 1 нарушено, то основание степенной функции надо обозначать за новую переменную.

Примеры.

 

 

 

 

2x − 3 = t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ∫

(2x − 3)2 dx =

x =

t + 3

 

 

= ∫t2

1dt =

1

 

t3

+ C = 1

(2x − 3)3

+ C

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

1 dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ∫cos7 x sin xdx =

 

 

cos x = t

 

 

= −∫t

7dt = −

t8

+ C = −

1

cos8

x + C

 

 

 

sin xdx = −dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

8

 

 

 

 

 

dx

 

2 − 3x = t

 

 

 

 

1

 

dt

= − 1ln

 

 

 

+ C = − 1ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ∫

=

−3dx = dt

= −

∫

 

t

 

 

2 − 3x

 

+ C

 

 

 

 

 

 

 

 

2 − 3x

dx = −1 dt

 

 

 

3

 

t

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Правило 2. Чтобы по таблице интегралов взять интеграл от показательной функции, надо под знаком дифференциала иметь показатель сте-

пени: ∫aU dU =

aU

+ C;

∫eU dU = eU + C .

lna

 

 

 

 

1. ∫2x2 d(x2 ) =

2x2

+ C

ln2

 

 

 

 

2.∫etgxd(tgx) = etgx + C

3.∫exd (x)= ex +C

Если это правило нарушено, то показатель степени надо обозначить за новую переменную.

Примеры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 = t

 

 

1 ∫2t dt =

1

2t

 

 

 

2x

2

 

1. ∫2x2 xdx =

 

2xdx = dt

=

+ C =

 

+ C

 

2ln2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 dt

 

 

2

2 ln2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ∫etgx

 

 

dx

=

 

 

 

 

 

 

tgx = t

 

= ∫etdt =et + C = etgx + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

= dt

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ∫e

 

 

dx

 

=

 

dx

 

 

 

 

= dt

= 2∫etdt = 2et + C = 2e

 

+ C

 

 

x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

= 2dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Правило 3. Чтобы найти по таблице интеграл от тригонометрической функции, надо под знаком дифференциала иметь аргумент данной

тригонометрической функции: ∫sinUdU = −cosU + C;

∫cosUdU = sinU + C; ∫tgUdU = −ln

 

cosU

 

+ C; ∫

 

dU

 

= arcsinU + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1−U 2

 

 

 

 

 

17

Примеры.

 

 

 

 

 

1.

∫sin2xd(2x) = −cos2x + C

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

x

 

 

 

3

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

= tg

 

+ C

 

 

x

 

 

2

 

 

3

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3.

∫

 

d(5x)

 

 

= arcsin(5x) + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1− (5x)2

 

Если это правило нарушено, то аргумент данной тригонометрической функции надо обозначить за новую переменную.

Примеры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x = t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ∫cos3xdx =

 

x =

1t

= 1

∫costdt = 1sint + C =

1sin3x + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

1 dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

= t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

x = 3t

 

= 3

 

 

 

 

 

= 3tgt

+ C

= 3tg

 

 

+ C

 

∫

 

 

 

 

x

 

 

 

∫cos

2

t

 

 

 

cos

2

 

 

dx = 3dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x = t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ∫

 

 

dx

 

 

=

∫

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

=

x =

1 t

=

1 ∫

 

 

dt

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

− 4x2

 

 

 

1

− (2x)2

 

 

 

 

 

2

 

2

 

1− t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

1 dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 arcsint + C =

1 arcsin 2x + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Вывод. Для всех вышерассмотренных случаев удобно применять следующую формулу:

18

∫ f (kx + b)dx = 1F(kx + b) + C,

k

если аргумент основной функции является линейной функцией от х. Примеры.

1.∫tg3xdx = − 13ln cos3x + C

2.∫1+dx4x2 = 12 12 arctg2x = 14 arctg2x + C

3.∫e−xdx = −e−x + C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задания для самостоятельного решения

 

 

 

 

 

 

 

Найти неопределенные интегралы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ∫ex3 x2dx

 

 

 

 

 

 

2. ∫(e3x − e−3x )2dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ∫

 

 

 

 

1+ ln x

 

dx

 

4. ∫

exdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

1+ e2x

 

 

 

 

 

 

 

5. ∫

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

6. ∫

 

 

 

 

sin2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ cos2 x

 

 

x6 + 4

 

 

 

 

 

 

 

7. ∫ln

3

xxdx

 

 

 

 

 

 

8. ∫

 

 

 

sin2xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ cos2 x

 

 

 

 

x2 + ln x2

dx

 

10.

 

 

 

 

 

tg(x +1)

dx

9. ∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫cos2(x +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. ∫arcsin3 xdx

 

12. ∫

x + arctg

x

dx

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. ∫

cos xdx

 

 

 

 

 

 

2π

 

x + cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

 

∫

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 sin2 x

 

 

 

 

 

 

x2 + 2sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e2 +11+ ln(x −1)

 

3

 

 

x + arctg4x

 

 

15. ∫

 

 

 

 

 

dx

16.

 

∫

 

 

x −1

 

dx

 

 

 

 

1+ x2

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e+1

 

 

 

 

 

 

 

 

19