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: