63. Непосредственное интегрирование.
Непосредственное интегрирование состоит в том, что подынтегральную функцию путем тождественных преобразований с использованием формул алгебры и тригонометрии, а также используя свойства, сводят к табличным интегралам.
Метод непосредственного интегрирования основан на предположении о возможном значении первообразной функции с дальнейшей проверкой этого значения дифференцированием. Вообще, заметим, что дифференцирование является мощным инструментом проверки результатов интегрирования.
Рассмотрим
применение этого метода на примере:Требуется
найти значение интеграла
.
На основе известной формулы
дифференцирования 
можно
сделать вывод, что искомый интеграл
равен
,
где С – некоторое постоянное число.
Однако, с другой стороны
.
Таким образом, окончательно можно
сделать вывод:
Заметим, что в отличие от дифференцирования, где для нахождения производной использовались четкие приемы и методы, правила нахождения производной, наконец определение производной, для интегрирования такие методы недоступны. Если при нахождении производной мы пользовались, так сказать, конструктивными методами, которые, базируясь на определенных правилах, приводили к результату, то при нахождении первообразной приходится в основном опираться на знания таблиц производных и первообразных.
Что касается метода непосредственного интегрирования, то он применим только для некоторых весьма ограниченных классов функций. Функций, для которых можно с ходу найти первообразную очень мало. Поэтому в большинстве случаев применяются способы, описанные ниже.
64. Метод интегрирования с помощью замены.
Метод интегрирования подстановкой заключается во введении новой переменной интегрирования (то есть подстановки). При этом заданный интеграл приводится к новому интегралу, который является табличным или к нему сводящимся. Общих методов подбора подстановок не существует. Умение правильно определить подстановку приобретается практикой.
Пусть
требуется вычислить интеграл
.
Сделаем подстановку
,
где
—
функция, имеющая непрерывную производную.
Тогда
и
на основании свойства инвариантности
формулы интегрирования неопределенного
интеграла получаем формулу
интегрирования подстановкой:
где
-
дифференцируемая функция. Затем находится
интеграл из правой части (если это
возможно) и осуществляется возврат к
исходной переменной x, используя
соотношение
,
полученное из соотношения
,
выражая t через x. При интегрировании
некоторых функций часто целесообразно
осуществлять переход к новой переменной
с помощью подстановки
,
а не
.
65. Метод интегрирования по частям.
Интегри́рование по частя́м — один из способов нахождения интеграла. Суть метода в следующем: если подынтегральная функция представима в виде произведения двух непрерывных и гладких функций (каждая из которых может быть как элементарной функцией, так и композицией), то справедливы формулы
для
неопределённого
интеграла:
для
определённого:
Предполагается,
что нахождение интеграла
проще,
чем
.
В противном случае применение метода
не оправдано.
Этот метод хорошо подходит для нахождения интегралов вида:
и других.
Здесь
.
Он же позволяет найти интегралы:
Основной рекомендацией для использования этого метода является, пожалуй, совет выбирать за u такое выражение, которое бы позволило упростить выражение, но при этом важно, чтобы интеграл от dv можно было найти известным способом. Важно заметить: может оказаться, что нужно будет выбрать функцию интеграл, от которой трудно найти, но при этом исходный интеграл может быть решён.