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2x |
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|||
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u = |
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|||
|
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x2 |
− a2 |
du = |
|
|
dx; |
|
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|||||
12.I = |
|
x2 |
− a2 dx |
|
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|
|
|
= x x2 − a2 − |
||||||||
|
2 x |
2 |
− a |
2 |
||||||||||||||
|
∫ |
dv = dx v = ∫ dx = x |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
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u dv |
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|||||
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||
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x |
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(x2 − a2 ) + a2 |
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|||||||||||||||||||||
− ∫ x |
|
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dx =x |
x2 − a2 |
− ∫ |
|
dx = x |
x2 − a2 |
− |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||
x2 − a2 |
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x2 − a2 |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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dx |
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− I − a2 ln |
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− ∫ |
x2 − a2 |
dx − a2 ∫ |
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= x |
x2 − a2 |
x + |
x2 − a2 |
. |
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x2 − a2 |
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Этот интеграл также является циклическим. Получаем |
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− a2 ln |
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x + |
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− I. |
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I = x |
x2 − a2 |
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x2 − a2 |
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И |
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Находим искомый интеграл |
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1 |
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2 |
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2 |
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2 |
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Д2 2 |
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||||||||||||||||||||
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I = |
|
2 (x x |
|
|
− a |
|
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|
− a |
|
ln |
x + |
|
x − a |
|
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)+ C. |
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ln x |
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u = ln x du = dx ; |
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|
x |
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|
|
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|||||||||
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13.∫ |
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dx = |
|
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|
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А |
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1 |
|
= |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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|
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|
2 |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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(1+ x) |
|
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|
dv |
= |
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1 |
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|
dx v = ∫ (1+ x)−2 d(1+ x) = − |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
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|
(1 |
+ x) |
2 |
1+ x |
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
ln x |
|
|
|
|
|
|
б |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
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|
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|
1 |
|
1 |
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
ln x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
= − |
|
|
|
|
|
|
|
− ∫− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
= − |
|
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|
|
|
+ ∫ |
|
|
− |
|
|
|
|
dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
1 + x |
1 |
+ x |
x |
1 + x |
|
x +1 |
|
|
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|
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|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
x |
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|
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||||||||||||||||||||||||||||
|
|
lnиx |
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||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||
= − |
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+ ln x |
− ln x +1 |
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+ C. |
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|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
1 + x |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||
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||||
С |
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|||||||||
131
|
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|
u = arctg |
|
du = |
|
|
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|
1 |
|
|
dx |
|
|
; |
|
|
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x |
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dx |
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||||||||||||||||||||||||||||||
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|
x |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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14. |
|
arctg |
|
|
|
xdx |
1 |
+ x |
|
|
|
|
|
= xarctg |
|
|
|
x − |
|
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|
|
|
= |
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|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
∫ |
|
|
|
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|
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|
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|
|
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|
|
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|
2 |
|
|
|
x |
|
|
|
∫1 |
+ x |
|
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|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
2 x |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
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dv = dx v = ∫ dx = x |
|
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|
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|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
замена t = |
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
|
|
|
|
2tdt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
(t2 |
|
+1) −1 |
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
x |
|
|
|
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|
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|
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|
|
|
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|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= |
|
|
|
|
= xarctg |
|
x |
− ∫ |
|
|
|
|
=xarctg |
|
|
x − ∫ |
|
dt = |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x = t2 ; dx = 2tdt |
|
|
1+ t |
2 |
|
|
2t |
|
|
|
t |
2 |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
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|
1 |
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|
|
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|
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||||
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|||||||
= xarctg |
|
x − ∫ 1 |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt = xarctg |
|
x |
− t + arctgt + C = xarctg |
|
|
x − |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
+ t |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
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|
|
|
|||||||||
− |
|
|
+ arctg |
|
|
+ C = (x +1)arctg |
|
|
− |
|
|
|
+ C. |
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x |
x |
x |
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x |
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15. ∫ arcsin |
2 |
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x d x = |
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u = arcsin2 x, d u = |
2 |
arcsin |
x |
d x; |
|
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2 |
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1− x2 |
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d v = d x, v = x |
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И= x arcsin x − |
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б |
d x |
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u |
= arcsin x d u = |
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; |
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2arcsin x |
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1− x |
2 |
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− |
∫ x |
d x |
= |
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Д |
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|
|
= |
|
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|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
d v |
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2 x d x |
|
2 x d x |
= −∫ d (1− x2 |
) |
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1− x 2 |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
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= |
|
, v = ∫ |
= −2 |
1− x2 |
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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Вычислить |
− x2 |
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1 |
− x2 |
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1− x2 |
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1 |
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|||||||||||||||||||||||||||||
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2 |
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|
|
|
|
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|
|
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|
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|
А |
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1 |
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|
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2 |
|
2 |
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
= x arcsin |
x |
− |
|
− 2 |
|
|
|
1− x |
|
arcsin x − ∫ − |
2 |
|
|
|
1− x |
|
|
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|
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|
= |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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1 |
− x2 |
d x |
|
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|||||||||||||
= x arcsin2 x + 2 |
|
1− x2 arcsin x − 2 x + C. |
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|
Задачи для самостоятельного решения |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
по частям. |
|
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|
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|
|
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|
|
|
интегралы, |
используя формулу(39) интегрирования |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|||||||||
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|
1.∫(3x − 8)cos xdx. |
|
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|
2.∫(7x + 4)sin xdx. |
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|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3. |
|
(4x2 + 6x − 3)sin 2xdx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
|
(x3 + 4x −1)exdx. |
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
С∫ |
|
|
|
3x |
dx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
∫ |
|
5 |
e |
x |
2 |
dx. |
|
|
|
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|
|
|
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||||||||||||||||||||||||
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|
|
5.∫ |
(x |
− |
2)e |
|
|
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|
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|
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|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
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|
6.∫ x |
|
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|
|
|
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|
|
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|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||
132
7.∫sin ln xdx. |
|
|
|
|
|
|
8.∫e2x cos xdx. |
|
|
|||||||||||||||
9.∫e3x sin 6xdx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
10.∫ |
|
x2 + λ |
dx. |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
12.∫ x3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
11.∫ |
|
x2 + 2xdx. |
|
|
|
|
1− x2 |
dx. |
|
|
||||||||||||||
13.∫ |
|
|
dx |
|
|
|
. |
|
|
|
14.∫ |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
. |
||||
(x |
2 |
|
|
2 |
|
|
|
(x |
2 |
+ 3x |
+10) |
2 |
||||||||||||
|
|
+ 9) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Ответы: |
|
|
|
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|
|
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|
|
|
|
|
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|
|
|||||
1.(3 x − 8)sin x + 3cos x + C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
3.− |
1 (4 x2 |
+ 6 x − 3)cos 2 x + |
1 |
(4x + 3)sin 3 x + cos 2 x + C. |
||||||||||||||||||||
5. 1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 e3x + C. |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||
(x − 2)e3x − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
3 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6. e |
x2 |
x |
4 |
− x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
+1 + C. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||||||||||
Рациональной дро ью называют дробь вида QP((xx)) , где Р(х), Q(х)–
многочлены. Рациональная дробь называется правильной, если степень многочлена числителя меньше степени многочлена знаменателя.
|
|
|
|
|
1 |
|
|
3 |
6x6 − 7x +1 |
|
|
Напр мер, дро |
|
|
|
|
; |
А; |
– правильные, а дроби |
||||
|
7x + 6 |
||||||||||
8x2 + 4x −1 |
|
14x3 |
|
|
8x2 |
− 2 |
x10 +1 |
|
|||
; |
+ 7 |
; |
7x6 +1 |
– неправильные. |
|
||||||
x + 3 |
8x2 |
+ 3 |
x4 |
− 2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
Неправ льнуюдробьможно преобразованиями или делением |
|||||||||||
представ ть в в де суммы многочлена (целой части) и правильной |
|||||||||||
дроби. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примеры.
Представить неправильные дроби в виде суммы многочлена (целой части) и правильной дроби.
Решения.
1. 8x2 + 4x −1 = 8x − 20 + |
59 |
|
, |
|
|
|
|||
x + 3 |
|
x + 3 |
|
|
целая часть |
|
|||
С |
|
|
||
так как при делении числителя на знаменатель получаем
|
14x3 + 7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42 |
x + 7 |
|
|
|
|
|
И |
|||||||||||
2. |
= |
|
|
14 |
x |
|
|
+ |
|
− 8 |
|
Д |
|
||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
8x |
+ |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
8x |
+ 3 |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
целая часть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
правильная дробь |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
так как при делении числителя на знаменатель получаем |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
3. 7x6 |
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
+1 = |
|
7x2 |
|
|
+ |
|
14x2 |
+1 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
x4 − 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
4 − 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
целая часть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
правильная дро ь |
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так как |
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делен |
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ч |
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сл |
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теля на знаменатель получаем |
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С |
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4. x |
2 |
+ |
3 |
= |
(x2 −1) + 4 |
|
= |
x2 −1 |
+ |
|
4 |
|
= |
1 |
+ |
|
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4 |
. |
|||||||||||
x |
2 |
− |
1 |
|
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x |
2 |
− |
1 |
|
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x |
2 |
−1 |
|
x |
2 |
−1 |
|
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|
|
x |
2 |
−1 |
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|||
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целая часть |
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правильная дробь
134
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5. |
x −1 |
= |
(x + 8) − 9 = 1 − |
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9 |
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. |
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x + 8 |
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x + 8 |
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|
x + 8 |
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|||||||||||
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|
целая часть |
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|
правильная дробь |
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Из сказанного понятно, что интеграл от всякой неправильной |
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дроби сводится к интегралу от многочлена – целой части (считается |
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легко по таблице интегралов) и к интегралу от правильной дроби. Да- |
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лее нас интересуют методы интегрирования правильных дробей. |
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|
Вспомним известные из алгебры теоремы о многочленах. |
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Теорема 1. Чтобы число а было корнем многочлена Q(x), необ- |
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ходимо и достаточно, чтобы он делился без остатка на (х – а), то есть |
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чтобы существовал такой многочлен R(x), что Q(x) = (x − a) R(x). |
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Теорема 2. |
Всякий многочлен Q(x) = a |
xn |
+ a xn−1 |
+ ... + a |
n |
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(от- |
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0 |
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1 |
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||
личный от постоянного) с действительными коэффициентами может |
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быть представлен в следующем виде: |
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И |
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Q(x) |
= a |
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0 |
(x − a)λ1 (x − b)λ2 ...(x − c)λe (x2 + p x + q )S1...(x2 |
+ p |
x + q |
)Sr , |
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1 |
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|
1 |
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|
r |
|
|
|
|
|
r |
|
||
где а, b, … , с – действительные, различные между собой корни Q(x); |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
λ , ...,λ |
е |
– их кратности; многочлены x |
2Д+ p x + q все различны между |
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1 |
|
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|
i |
|
i |
|
|
|
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||
собой и не имеют действительных корней; |
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S1,..., Sr – |
натуральные |
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числа. |
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λ1 + λ2 + ... + λe |
+ 2(S1 + ... + Sr ) = n . |
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P(x) |
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Теорема 3. Всякая правильная рациональная дробь |
|
может |
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Q(x) |
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|
А |
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быть представлена в в де суммы элементарных дробей: |
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P(x) = |
|
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бP(x) |
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|
= |
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|||||||||||||||||||
|
a |
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|
|
|
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|
...(x2 + p |
x |
+ q |
)Sr |
|
|
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Q(x) |
|
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0 |
(x − a) |
λ1...(x |
− c)λe (x2 + p x + q )S1 |
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|||||||||||||||||||||||||||||||
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1 |
Aλ |
1 |
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r |
|
|
r |
|
|
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|||
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A |
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|
A |
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
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|
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|
B |
|
|
|
B |
|
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||||||
= |
|
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1 |
|
+ |
|
|
|
2 |
|
|
|
+ |
|
|
3 |
|
|
+ ... + |
|
|
1 |
|
+ |
... + |
|
1 |
+ |
|
|
2 |
|
|
+ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
λ |
|
|
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2 |
||||||||||||||||
|
x |
− a |
|
|
|
(x − a) |
|
|
|
(x − a) |
|
|
|
|
(x |
− a) |
1 |
|
|
|
|
x − c |
|
|
(x − c) |
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Причем |
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|||||||||||||||
С |
|
|
|
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|
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|
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|
|
|
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|
|
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|
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|||||||||
135