Примеры для самостоятельного решения.
Найти интегралы:
17)
;
18)
;
19)
;
20)
;
;
22)
;
23)
;
24)
;
25)
26)
;
27)
;
28)
.
Ответы:
18)
;
19)
20)
21)
;
22)
;
;
24)
25)
26)
27)
28)
Практическое занятие №14.
Интегрирование рациональных функций.
Контрольные вопросы.
1.Каков общий вид
целой рациональной функции (полинома)
степени n
(x)?
2. Что называется корнем (нулем) функции (x)?
3. На какие множители разлагается полином n-ой степени с вещественными коэффициентами?
4. Какие корни называются простыми; какие корни называются кратными?
5. Какого вида дроби называются простейшими?
6. К каким четырем типам интегралов приводит интегрирование правильной рациональной дроби?
7. В чем состоит метод неопределенных коэффициентов и метод частных значений?
Сформулируйте общее правило интегрирования рациональной дроби.
Примеры с решениями:
Найти интегралы:
1) I=
Подынтегральная функция – неправильная дробь. Выделим целую часть в правильной дроби.
Разложим знаменатель на множители:
=
+
Разложим на простейшие правильную дробь:
=
+
+
.
Освободимся от
знаменателей, умножив обе части на
5
.
Коэффициенты A, B, C найдем методом частных значений, давая x значения, равные корням знаменателя:
x
= 1 5 ∙ 1
4
= A(1 + 1) (1 + 2)
A =
x
=
5 ∙ 1
4
= B(
(
B =
x
=
5 ∙ 4
4
= C(4
C
=
.
Итак,
I =
+
-
+
= =
.
2) I
=
.
Подынтегральная функция – правильная рациональная дробь. Корни знаменателя вещественные:
x=2
– простой; x=
- кратности 3. Разложение на простейшие
принимает вид:
=
+
+
+
Освобождаемся от знаменателей:
К
оэффициенты
разложения определяем методом частных
значений, придавая x
любые значения, в том числе
=
и
= 2 (корни знаменателя):
x
=
1 + 2 = C(
x
= 2 4 + 2 = D
D
=
Последняя система принимает вид:
A
=
, B
=
.
Итак, I
=
+
+
=
+ +
+
+ c
= с
+
.
3) I
=
.
Подынтегральная функция – правильная рациональная дробь. Знаменатель представляет произведение простых квадратичных множителей (вещественных корней нет). Разложение дроби принимает вид:
=
+
.
Освобождаясь от знаменателей, получаем
8
= (A
+ B)(
+1)
+ (C
+ D)(
+2).
Коэффициенты находим методом неопределенных коэффициентов, приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях :
8 = A + C A + C = 8
= B + D A + 2C = 13 A = 3, C = 5
13 = A + 2C B + D =
= B + 2D B + 2D =
B =
,
D = 0.
Итак, I
=
+ 5
=
arctg
+
.
Примеры для практических занятий:
Найти интегралы:
4)
; 5)
;
6)
7)
;
8)
; 9)
;
10)
11)
.
Ответы:
4)
+ 2
+ c;
2
+
arctg
+ c;
6)
+
+ arctgx+
c;
7)
+ c;
8)
+ c;
9)
10)
arctg
+ c;
11)
arctg
+ arctg(
+ c.
Примеры для самостоятельного решения:
Найти интегралы:
12)
; 13)
; 14)
;
15)
16)
; 17)
;
18)
; 19)
; 20)
;
21)
; 22)
.
Ответы:
12)
; 13)
;
14)
; 15)
;
16)
; 17)
18)
arctg
; 19)
arctg
x+с
;
20)
21)
arctg
arctg
x+c ;
22)
arctg
(x
2)
+ с.
Практическое занятие №15.
Интегрирование тригонометрических функций, рациональных относительно синуса и косинуса.
Контрольные вопросы.
Какой подстановкой
,
где R- рациональная
функция, сводится к интегралу от
рациональной функции относительно
новой переменной?В каких случаях
может быть взят с помощью подстановки
t=
t=
,
t=
?Как берутся интегралы
,
где m и n-
целые числа?Как интегрируется произведения синусов и косинусов различных аргументов?
Примеры с решениями:
Найти J=
.
Так как подынтегральная
функция рациональна относительно
,
то воспользуемся универсальной
подстановкой.
J=
=
=
=
=
=
=
+C.
Найти J
.
Подынтегральная
функция нечетна относительно
.
Применим подстановку t=
(
J=
3
3) Найти J=
.
Подынтегральная
функция нечетна относительно
,
поэтому подстановка t=
(
).
J=
4) Найти J=
.
Подынтегральная
функция четна относительно
поэтому подстановка
.
J=
5) Найти
Подынтегральная
функция четна относительно
,
поэтому можно использовать подстановку
t=tgx.
Однако удобнее воспользоваться известными
формулами понижения степени
Тогда
J=
=
6)Найти J=
.
Воспользуемся формулами преобразования произведения тригонометрических функций в сумму или разность:
J=
Примеры для практических занятий:
Найти интегралы:
;
;
;
;
;
;
;
.
Ответы:
;
+С;
+C
;
;
;
;
.
Примеры для самостоятельного решения:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
.
Ответы:
;
;
;
;
;
;
.
Практическое занятие №16.
ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛ.
Контрольные вопросы.
Дайте определение интегральной суммы f(x) на [a;b].
Сформулируйте определение определенного интеграла.
В чем состоит геометрический смысл определенного интеграла?
Перечислите основные свойства определенного интеграла.
В чем состоит свойство интеграла с переменным верхним пределом?
Запишите и прочтите формулу Ньютона-Лейбница.
В чем суть метода интегрирования подстановкой?
Каким условиям должна удовлетворять (и почему?) функция x=φ(t), используемая в качестве подстановки?
Примеры с решениями.
найти производные по х от следующих функций:
Решение:
Пользуясь правилом дифференцирования сложной функции и теоремой о производной интеграла с переменным верхним пределом, получим:
Представим заданный интеграл в виде:
,
где
С – произвольная постоянная.
Тогда:
Применяя формулу Ньютона – Лейбница, вычислить интегралы:
;
;
.
Применяя подходящую подстановку, вычислить интегралы:
а)
b)
=
c)
;
d)
Примеры для практических занятий:
Вычислить интегралы:
4)
;
5)
;
6)
;
7)
;
8)
;
9)
;
10)
;
11)
;
12)
;
13)
;
14)
;
15)
;
16)
;
17)
;
18)
.
Ответы:
4)
;
5)
;
6)
;
7)
;
8)
;
9)
;
10)
;
;
12)
;
13)
;
14)
;
15)
;
16)
;
17)
;
18)
.
Примеры для самостоятельного решения.
19) Найти производные следующих функций:
a)
;
b)
;
c)
Вычислить интегралы:
20)
;
21)
;
22)
;
23)
;
24)
;
25)
;
26)
;
27)
;
28)
;
29)
;
30)
;
31)
;
32)
;
33)
.
Ответы:
19)a)
; b)
; c)
20)
;
21)
;
22)
;
23)
;
24)
;
25) 0; 26)
;
27)
;
28)
;
29)
;
30)
;
31)
32)
33)
Практическое занятие №17.
Определенный интеграл (продолжение).
Контрольные вопросы.
Записать и прочесть формулу интегрирования по частям в определенном интеграле.
Перечислить основные типы интегралов, вычисляемых по формуле интегрирования по частям.
Указать, какая часть подинтегральной функции принимается за U(x), а какая за dV(x).
Записать формулу интегрирования четных и нечетных функций по промежутку, симметричному относительно начала координат. Дать их геометрическую трактовку.
Указать различные варианты вычисления площадей плоских фигур в декартовых координатах.
