- •Математика
- •Содержание
- •1. Общие положения
- •2. Методические указания к изучению дисциплины
- •3. Методические указания к выполнению контрольной работы
- •Контрольная работа №2 Указания к заданию 1
- •Тема 1. Предел функции
- •Тема 2. Основы дифференциального исчисления
- •Контрольные задания
- •Указания к заданию 2
- •Контрольные задания
- •Указания к заданию 3
- •Тема 3. Исследование функции и построение графика
- •Контрольные задания
- •Указания к заданию 4
- •Тема 4. Функции двух переменных
- •Контрольные задания
- •Указания к заданию 5 тема 5. Неопределенный интеграл
- •Свойства неопределенного интеграла
- •Основные методы интегрирования Непосредственное интегрирование
- •Замена переменой в неопределенном интеграле
- •Интегрирование по частям в неопределенном интеграле
- •Интегрирование рациональных дробей
- •Интегрирование тригонометрических функций
- •Интегрирование некоторых иррациональных функций
- •Контрольные задания
- •Указания к заданию 6 тема 6. Определенный интеграл
- •Свойства определенного интеграла
- •Объем тела вращения
- •Контрольные задания
- •Указания к заданию 7
- •Тема 7. Дифференциальные уравнения
- •Уравнение с разделяющимися переменными
- •Однородное уравнение первого порядка
- •Линейное уравнение первого порядка
- •Линейное неоднородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами
- •Контрольные задания
- •Указания к заданию 8
- •Тема 8. Ряды
- •Рассмотрим выражение вида
- •Контрольные задания
- •5. Требования к выполнению контрольной работы
- •6. Список литературы
- •Содержание дисциплины
- •Раздел 1. Основы алгебры и анализа
- •Тема 1.3. Введение в анализ функций одной переменной.
- •Тема 1.4. Дифференциальное исчисление функции одной переменной.
- •Раздел 2. Функции нескольких переменных. Интегральное исчисление.
- •Тема 2.1. Функции нескольких переменных.
- •Тема 2.2. Неопределенный интеграл.
- •Тема 2.3. Определенный интеграл.
- •Раздел 3. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Ряды.
- •Тема 3.1. Обыкновенные дифференциальные уравнения (оду).
- •Тема 3.2. Системы обыкновенных дифференциальных уравнений.
- •Тема 3.3. Числовые ряды.
- •Тема 3.4. Функциональные ряды.
- •Образец оформления титульного листа
Свойства неопределенного интеграла
1.
![]()
2.
![]()
3.
![]()
4.
,
,![]()
5. Если
первообразная для
,
тогда
,![]()
Таблица основных неопределенных интегралов
1.
;![]()
2.
![]()
3.
![]()
4.
![]()
5.
![]()
6.
![]()
7.
,
![]()
8.
![]()
9.
,![]()
10.
,![]()
11.
![]()
12.
![]()
13.
![]()
14.
![]()
Интегралы от некоторых элементарных функций не являются элементарными функциями, например:
![]()
Основные методы интегрирования Непосредственное интегрирование
Непосредственным интегрированием называется вычисление интегралов путем использования таблицы основных неопределенных интегралов, их свойств, а также тождественных преобразований подынтегрального выражения.
Пример1.
Найти
.
Решение.
![]()
Пример2.
Найти
.
Решение. Воспользуемся свойством 5:
=
.
Пример2.
Найти.
.
Решение Воспользуемся формулами тригонометрии:
=
.
Интегрирование путем подведения под знак дифференциала
Все формулы таблицы основных интегралов
справедливы, когда переменная
интегрирования не является независимой,
а представляет функцию от некоторой
другой переменной:
.
Тогда
или
.
Пример4.Вычислить интеграл
.
Решение.
Так как
,
то
=
.
Здесь мы применили формулу 1 таблицы интегралов.
Пример5.
Вычислить интеграл
.
Решение.
Заметим, что
,
тогда имеем:
=
.
Замена переменой в неопределенном интеграле
Замена переменной или метод подстановки,
состоит в том что, при вычислении
интеграла
вместо переменной
вводится новая переменная
,
связанная с
определенной зависимостью:
.
При этом функцию
следует выбирать так, чтобы подынтегральная
функция становилась более удобной для
интегрирования.
Введем новую переменную
,
где функция
определена и дифференцируема. Тогда
будет справедлива формула
=
.
Пример6.
Вычислить интеграл
.
Решение.
Применим подстановку
,
а затем продифференцируем это равенство:
.
=![]()
=
.
Пример7.Вычислить интеграл
.
Решение.
Применяем подстановку
,
тогда
.
=
.
Интегрирование по частям в неопределенном интеграле
Теорема.Если функции
и
дифференцируемы на интервале
,
то
.
Эта формула называется формулой
интегрирования по частям. Она
позволяет свести вычисление интеграла
к вычислению интеграла
,
который может оказаться более простым.
Метод интегрирования по частям применяется при вычислении следующих интегралов:
А)
,
,
,
где
-
многочлен степениn. В
этих интегралах за
принимается
и интегрируется по частямnраз.
В)
,
,
,
,
.
В этих интегралах за
принимается
.
Пример8.Вычислить
.
Решение.
Положим
,
тогда
,
и по формуле интегрирования по частям
получаем:
=
.
Пример9.Вычислить
.
Решение.
Положим
.
Отсюда
.
Используя формулу интегрирования по
частям, имеем:
=![]()
.
Пример10.Вычислить
.
Решение.
Примем
,
тогда![]()
. Окончательно получаем:
=![]()
.
Пример11.Вычислить
.
Решение. Сделаем предварительные преобразования:
,![]()
![]()
отсюда
=
.
Интегрирование рациональных дробей
Рациональной дробью
называется функция, равная отношению
двух многочленов:
,
где,
m,n– целые
положительные числа,
- действительные числа (
).
Если
,
то
называется правильной рациональной
дробью, если
- неправильной дробью.
Всякую неправильную дробь путем деления
на
можно представить в виде суммы некоторого
многочлена и правильной дроби.
,
где
,
- многочлены;
- правильная рациональная дробь![]()
Интегрирование правильной рациональной дроби основано на следующей теории.
Каждая правильная рациональная дробь может быть представлена в виде суммы конечного числа простейших дробей следующих четырех видов:
![]()
где,
A,a,M,N,p,q– действительные числа,k– натуральное число![]()
.
В алгебре устанавливается, что если знаменатель дроби представить в виде:
![]()
![]()
![]()
,
то в разложении самой дроби:
а) каждому множителю вида
соответствует одна простейшая дробь
вида
;
б) каждому множителю вида
соответствует сумма простейших дробей
вида:
;
в) каждому множителю
соответствует одна простейшая дробь
вида
.
Пример12.Найти интеграл
.
Решение. Разложим правильную рациональную дробь на сумму простейших дробей:
.
Приводя дроби к общему знаменателю и приравнивая числители, получим:
![]()
Так как данное тождество должно
выполняться для любого
,
то зададим аргументу значение
и получим
.
Сравнивая коэффициенты при одинаковых
степенях
в тождестве, находим:
При
:![]()
При
:![]()
При
:![]()
При
:![]()
Подставив значение
,
находим:
,
,
.
Поэтому:

