- •Интегрирование функций одной переменной. Приложения. Методические указания по выполнению модуля-3 (ма)
- •Удк 517
- •Введение
- •1. Неопределенный интеграл
- •1.1. Табличное интегрирование. Замена переменной в неопределенном интеграле
- •1.2. Формула интегрирования по частям
- •1.3. Интегрирование рациональных функций
- •4) Интегралы вида
- •1.5. Интегрирование биномиальных дифференциалов
- •1.4. Интегрирование некоторых выражений, содержащих радикалы
- •3) Интегралы вида .
- •1.6. Интегрирование некоторых выражений, содержащих тригонометрические функции
- •1) Интегралы вида
- •4) Интегралы вида
- •2. Определенный интеграл
- •2.1. Определение и свойства определенного интеграла
- •2.2. Методы вычисления определенного интеграла
- •2.2.1. Теорема Ньютона-Лейбница
- •2.2.2. Методы замены переменной в определенном интеграле
- •2.2.3. Формула интегрирования по частям в определенном интеграле
- •3. Несобственные интегралы
- •3.1. Несобственные интегралы с бесконечными пределами интегрирования
- •3.2 Несобственные интегралы от неограниченной функции
- •4. Приложения определенного интеграла
- •4.1. Вычисление площади плоской фигуры в декартовых координатах
- •4.2. Вычисление площади фигуры, ограниченной линией, заданной параметрически
- •4.3. Вычисление площади плоской фигуры в полярных координатах
- •4.4. Вычисление длины дуги плоской кривой
- •4.5. Вычисление объема тел вращения
- •4.6. Вычисление площади поверхностей тел вращения
- •Список рекомендуемой литературы
1.6. Интегрирование некоторых выражений, содержащих тригонометрические функции
1) Интегралы вида
Применим так
называемую универсальную тригонометрическую
подстановку
,![]()
,
,

С помощью указанной
подстановки интеграл
сводится к интегралу от рациональной
функции
.
Пример 28. Найти
интеграл
.
Решение:


2)
Интегралы
вида
или
.
а)
приводится к
с помощью подстановки![]()
б)
приводится к
,
если![]()
![]()
3)
Интегралы
вида
.
Если подынтегральная функция зависит только от tgx или только от sinх и cosх, входящих в четных степенях, то применяется подстановка
![]()
![]()
![]()
в результате которой получим интеграл от рациональной функции:
Пример 29.
![]()
Решение:

.
4) Интегралы вида
а) m
и n
таковы, что по крайней мере одно из них
нечетное число. Пусть для определенности
n-нечетное.
Тогда полагаем
![]()
![]()
б) m
и n
неотрицательные, четные числа. Полагаем
,![]()
![]()
![]()

Возводя в степень
и раскрывая скобки, получим интегралы,
содержащие
как в четных, так и нечетных степенях.
Интегралы с нечетными степенямиcos2x
интегрируются как в случае а). Четные
показатели степеней cos2x
снова понижаем по выше указанным
формулам. Продолжая так поступать,
получим в конце концов слагаемые вида
,
которые легко интегрируются.
Пример 30. Найти
интеграл
.
Решение:
.
Пример 31.
Найти интеграл
.
Решение:

в) m и n четные числа, но хотя бы одно из них отрицательное.
В этом случае
следует сделать замену
( или
.
Пример 32.
Найти интеграл
.
Решение:
![]()

5) Интегралы
вида
![]()
![]()
.
Чтобы проинтегрировать данные функции, достаточно применить тригонометрические формулы:
![]()
![]()
![]()
Тогда

Аналогично вычисляются два других интеграла.
Пример 33.
Найти интеграл
.
Решение:

2. Определенный интеграл
2.1. Определение и свойства определенного интеграла
Пусть на сегменте [a,b] задана функция f(x). Выполним следующие операции:
С помощью точек деления
разобьем [a,b]
на n
малых сегментов:


.На каждом малом сегменте выберем произвольную точку
,
,
составим произведение
.Составим, так называемую, интегральную сумму всех таких произведений
.
Определенный
интеграл есть число, равное пределу, к
которому стремится интегральная сумма
,
когда
стремится к нулю.
Таким образом,
![]()
Числа а и b называются соответственно нижним и верхним пределами (границами) интегрирования, f(x) подынтегральной функцией, а интервал [a,b] областью интегрирования.
Функция f(x),
для которой существует конечный
,
называется интегрируемой на промежутке
[a,b],
причем указанный предел не зависит ни
от способа разбиения сегмента [a,b]
на части, ни от выбора точек
в каждой из них.
В теореме существования определенного интеграла указывается на то, что всякая непрерывная на промежутке [a,b] функция f(x) является интегрируемой на нем.
Впредь подынтегральную функцию будем считать непрерывной.
Без подробных объяснений приведем некоторые свойства определенных интегралов.
1.
.
2.
![]()
3.
.
4. Если
на [a,b],
то
.
5. Если
для
,
то
а)
![]()
б)
![]()
6. Теорема о среднем:
,
где
непрерывна на [a,b].
7.
.
8.
![]()
