Интегрирование тригонометрических функций.

1. , где или – нечетное натуральное число (например, )

Пример.

2. , где – четные. Используем формулы понижения степени

Пример.

3. где (т.е. ). Используем формулы

Пример.

4. . Понижение показателя с использованием формул

 

Пример.

5. где Понижение степени с использованием формул:

и т.д.

Пример.

 

+c,

Где

6.

Преобразование произведения тригонометрических функций в сумму.

7. , где .

Подстановка .

Пример.

8. , где .

Подстановка ,

Пример.

Интегрирование иррациональных функций.

I. .

Замена , –общий знаменатель (Н.О.К. ).

Пример.

II.

Замена

Пример.

III. .

Выделив полный квадрат, получим интеграл одного из видов:

a)

Замена

Пример.

b) .

Замена .

Пример.

c) .

Замена

Пример.

 

 

Примеры интегралов, не выражающихся через элементарные функции:

( «неберущиеся» интегралы).

1.3. Интегрирование рациональных дробей. Разложение правильной рациональной дроби в сумму простейших. Интегрирование простейших дробей. Интегрирование неправильных рациональных дробей.

 

Рациональная дробь

где

Опр. Рациональная дробь называется правильной, если .

Опр. Рациональная дробь называется неправильной, если .

Пусть – неправильная дробь. Разделим с остатком на , т.е. представим в виде , где – многочлен степени , степень многочлена меньше . Тогда , где – правильная рациональная дробь.

Пример.

Разложение многочлена на множители. Пусть

Тогда
(1.3.1)

где – корни многочлена кратности соответственно,

.

Пример.

.

 

Простейшие рациональные дроби.

Опр. Простейшими называют рациональные дроби одного из следующих видов:

1.

2.

3.

4.

Разложение правильной рациональной дроби в сумму простейших.

Пусть – правильная рациональная дробь, разложен по формуле (1.3.1). Тогда можно представить в виде суммы простейших дробей:

(1.3.2)

– неопределенные коэффициенты.

Пример.

– правильная дробь.

– неопределенные коэффициенты.

Пример (определение коэффициентов).

. (1.3.3)

Найдем . Приведем слагаемые в правой части (1.3.3) к общему знаменателю:

Приравняем числители полученной дроби и исходной дроби :

(1.3.4)

Приравняем коэффициенты при в (1.3.4):

Приравняем коэффициенты при , т.е. :

Интегрирование простейших дробей 1-3 типов.

1.

2.

3. – выделить в числителе производную трехчлена.

Пример.

Интегрирование простейших дробей 4 типа.

Выделим полный квадрат: ("+ ", т.к. иначе трехчлен имел бы корни)

Замена . Тогда

Рассмотрим .

Получим формулу понижения, выражающую через

Пример.

.

.

Алгоритм интегрирования рациональных дробей.

1. Если – неправильная рациональная дробь, то представить ее в виде суммы многочлена и правильной рациональной дроби:

2. Представить согласно (1.3.2) в виде суммы простейших дробей с неопределенными коэффициентами.

3. Найти неопределенные коэффициенты.

4. Проинтегрировать сумму простейших дробей.

 

 

1.4. Определенный интеграл, его механический и геометрический смысл, теорема существования. Линейность и аддитивность определенного интеграла.

 

Задача о массе неоднородного стержня.

Стержень длины имеет плотность . Найти массу .

Разобьем стержень на малые участки:

Тогда можно считать каждый участок однородным, и масса k-го участка

, где , . Тогда масса стержня

. Перейдя к пределу при , получим точное значение массы

Вычисление координаты точки, движущейся с переменной скоростью. Рассмотрим точку, движущуюся по прямой с переменной скоростью . Пусть начальная координата точки равна . Найти координату точки в момент времени .

Разобьем интервал времени на малые интервалы:

Считая, что за малый интервал скорость не меняется, получаем изменение координаты за этот интервал:

, где ,

Тогда

Точное значение: