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Higher_Mathematics_Part_2

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☆

Solution. Let u = sinn−1 x

 

and dv =

sin x

 

dx . We evaluate

cosm x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du = (n − 1)sinn−2 x cos xdx ,

 

 

 

 

 

v = ∫

 

sin x

 

dx

= − ∫

d (cos x)

=

 

 

 

1

 

 

 

 

( m ≠ 1 ),

 

 

 

cos

m

 

 

cos

m

x

(m − 1)cos

m−1

x

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J n, −m

=

 

 

sinn−1 x

 

−

 

n − 1 sinn− 2 x

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m − 1)cosm−1 x

 

m − 1 ∫ cosm−2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Thereby

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J n, −m =

 

sinn−1 x

 

−

 

n − 1

J n−2, 2−m .

 

 

 

 

 

(m − 1)cosm−1 x

 

m − 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.1

 

Exercises for class and homework

 

 

Find the indefinite integrals.

1.

∫(x − 1)(2x + 3)dx .

4.

∫

x 2 + 2x − 3

dx .

 

3

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

∫sin 2

x

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

10. ∫

1+ 5 cos2 x

 

 

 

dx .

1+ cos 2x

13. ∫

 

dx .

 

 

 

 

 

 

x 2 − 4

 

 

 

 

 

16. ∫

6 x−1 + 8x

dx .

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19. ∫

3 − x + 3 + x

dx .

 

9 − x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ∫

x3 − 8

 

 

 

3. ∫ x x dx .

 

 

 

dx .

 

 

x − 2

 

5. ∫ 4 x3 (1− x )dx .

6. ∫

x − 1 dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − x

 

8. ∫ tg2 xdx .

9. ∫ (2 ctg x − 1)(2 ctg x + 1)dx .

11. ∫

 

2

 

 

 

 

12. ∫

 

 

 

 

 

 

x 2+ 1 + 1 dx .

 

dx

.

 

 

 

x

+ 1

 

 

16 − x 2

14. ∫ e x (3 − e− x )dx .

15. ∫

 

x 4

 

dx .

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1

 

17. ∫

 

dx

 

.

 

18. ∫

 

dx

.

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

4 + 9x

 

 

9 − 16x 2

 

 

 

 

 

 

 

20. ∫ (3

x − 1)(2 4 x + 3)dx .

Use appropriate substitutions to find the integrals.

21.

а) ∫sin 3 xd(sin x) ;

б) ∫sin 3 x cos xdx ;

 

в) ∫cos3 2x sin 2xdx .

 

22.

а) ∫ ln

3

xd(ln x) ; б) ∫

ln3 x

dx . 23.

а) ∫ 2

tg x

d(tg x) ; б) ∫

2tg x dx

 

.

 

x

 

cos

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

81

 

 

 

 

 

 

 

 

24.

∫(3x − 4)6 dx .

25. ∫3 2x + 5dx

28.

∫

x 2 dx

.

29.

∫

 

(2x − 4)dx

.

3

 

2

 

 

4 + x

 

 

 

5 + 4x − x

32.

∫

x3dx .

33.

∫ (3x 2 + 1)dx .

 

 

1− x 4

 

 

 

x3 + x + 1

36.

∫ sin xdx .

37.

∫

tg xdx

.

 

 

 

x

 

 

 

x

. 26. ∫8 3 − xd(3x) . 27. ∫

 

xdx

.

5

2

 

+ x

30.

∫

 

 

xdx

.

4

4

 

 

+ x

 

 

34. ∫

 

x 2 dx .

 

 

1+ x6

 

 

38. ∫

ln xdx

.

 

 

 

x

 

 

∫xdx

31..

 

 

1− x 4

35. ∫

4

sin xdx .

 

− cos x

39. ∫ x 2 e x3 dx .

 

 

 

sin x cos

xdx

 

 

x − 1

dx

 

∫e

41. ∫

 

x

 

40.

 

 

 

 

.

 

x2

 

. 42.

 

2

x

 

 

44.

∫

 

 

dx

.

45. ∫

xdx .

46.

∫ x tg(x 2

e

x

 

 

+ 1

 

 

1+ x

 

 

 

 

48.

∫

(2x + 7)dx

.

49. ∫ (1− 2x)99 xdx .

3

 

 

 

(3x − 2)

 

 

 

 

 

 

 

∫

1

dx .

43. ∫

xdx .

 

+

x

 

x(x + 1)

− 1)dx .

 

47. ∫

x3dx .

 

 

 

 

 

x − 1

 

 

50. ∫

dx .

 

 

 

 

x x + 1

51.

∫

(x

+ 1)dx

.

52. ∫

 

dx

 

.

 

53. ∫

dx

.

 

 

54. ∫

 

x

2 dx

.

x x −

2

1+

3

 

 

 

1+ e x

 

 

 

1

− x 2

 

 

 

 

 

x + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55.

∫

 

 

dx

 

.

 

56. ∫

1+ x

2 dx

.

57. ∫ x

2

9

− x

2

dx .

 

x

 

 

 

 

 

x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2 − 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58.

∫

 

 

dx

 

 

.

59. ∫

e2x dx

.

 

60. ∫

 

 

 

dx

 

 

 

.

 

x

2

x 2 − 1

4 1

+ e x

 

(1

+ x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

) arctg x

 

Use integration by parts to find the integrals.

61.

∫ x cos 4xdx .

62. ∫ (2x − 5) sin 2xdx .

63. ∫ (x + 3)e x dx .

64.

∫ (x3 − 2x 2 + 4)e2x dx .

65. ∫ (x3 + x 2 − 3x − 1) cos xdx .

66.

∫ x 2 2 x dx .

67. ∫ ln(2x − 1)dx .

68. ∫ x ln xdx .

69. ∫ ln(x 2 + 4)dx .

70. ∫ x ln(x − 1)dx .

71.

∫ x ln(x 2 + 1)dx .

 

1

 

73. ∫ ln 2 xdx .

 

 

 

72.

∫ x

 

ln 2 xdx .

 

74.

∫ x arctg xdx .

3

 

 

 

 

 

82

 

 

 

75. ∫ x arcsin xdx .

78. ∫arccos xdx .

81. ∫e x cos 2xdx .

84. ∫ x sin x dx . cos3 x

76.

∫ x tg2 xdx .

77. ∫ x cos2 xdx .

79.

∫

x arctg x

dx .

80. ∫

ln 2 x

dx .

 

 

3

 

 

 

1+ x2

 

 

x

82.

∫sin ln xdx .

83.

∫e px sin qxdx .

85. ∫

 

x 2 e x

dx .

86.

∫arcsin 2 xdx .

 

2

 

 

 

(x + 2)

 

 

 

 

Answers

 

 

1.

 

2

x3 +

x2

− 3x + C . 2.

 

 

1

x3 + x2 + 4x + C . 3.

4

x7 / 4 + C . 4.

3

x8 / 3 +

 

 

 

6

x5 / 3 −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

9

x2 / 3 + C . 5.

4

x7 / 4 −

4

x9 / 4

+ C . 6. − x − 2

 

 

x + C . 7. (x − sin x) / 2 + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg x +5x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. tg x −x +C .

9. −4ctg x −5x +C .

 

 

 

 

10.

 

+C .

11. ln

x + 1+ x2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+arctg x +C .

 

 

 

12. arcsin

x

 

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

13. ln x +

 

x2 − 4 + C .

 

14. 3ex − x + C .

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

 

 

 

 

1

 

x3 − x +arctg x +C .

16.

 

 

 

 

3x

 

 

+

4x

+ C .

17.

1

 

arctg

3x

+C .

18.

 

1

arcsin

 

4x

 

+ C .

3

 

6ln 3

ln 4

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19.

2

 

 

 

3 + x − 2

3 − x + C . 20.

 

 

 

x(−3 +

9

3 x −

 

 

8

4 x +

 

24

 

12

x7 ) +C

. 21.

 

а)

sin4 x

+ C;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

б)

sin4 x

+ C;

в) −

1

cos4

2x + C.

 

 

22. а)

 

ln4 x

 

+ C ;

 

б)

 

 

ln4 x

 

 

+ C .

 

23. а)

2tg x

 

+ C ;

4

 

 

8

 

 

 

 

4

 

 

 

 

4

 

 

ln 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

2tg x

 

 

 

 

 

 

24.

 

(3x − 4)7

 

 

 

 

 

 

25.

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

26. −

9

 

3

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ C .

 

 

 

(2x +

5)

 

 

+ C .

 

 

 

 

 

(3

− x)

 

 

+ C .

 

ln 2

 

 

21

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27.

 

 

 

 

1

ln(x2 + 5) + C .

28.

 

 

 

1

 

ln(x3 + 4) + C . 29.

 

− ln

 

5 + 4x − x2

 

+ C . 30.

 

1

arctg

 

x2

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ln x3

4

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31.

 

 

 

1

arcsin x2

+ C .

32.

 

−

1

 

1

− x4

+ C .

33.

 

2 x3 + x + 1 + C .

34.

 

+ 1 + x3

+ C .

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35.

 

−8ln(4 −

cos x ) − 2

cos x + C .

36. −2cos

 

x + C .

 

 

 

37. − 2 ln cos

 

 

x + C .

38.

2

 

 

 

 

 

 

 

 

3 / 2

 

 

 

 

39.

 

1

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

40.

 

 

 

 

 

sin

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41.

2

 

 

 

x

− 1 3

 

 

 

 

 

 

 

 

(ln x)

 

+ C .

 

 

 

 

 

e

 

+ C .

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

+ C .

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42.

 

2 x − 2ln(1 +

 

 

x ) + C . 43.

 

2arctg

x + C .44.

x − ln(ex + 1) + C

45.

2 x −2 arctg

 

 

x +C .

83

46.

−

1

ln

 

cos(x2 − 1)

 

+ C .

 

47.

 

2

 

(x

 

 

 

2

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48.

−

2

−

25

 

 

+ C .

 

 

49.

−

9(3x − 2)

18(3x − 2)2

 

 

 

51.

2

x − 2 +

2 arctg

x − 2

+ C .

 

 

52. 3(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

53.

ln

 

ex + 1 − 1

+ C .

 

 

54.

1

arcsin x

 

ex + 1 + 1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 1)7 +

6

(x − 1)5 + 2 (x − 1)3 + 2 x − 1 + C .

5

 

 

(1− 2x)100

+ C .

50. ln

 

x + 1 − 1

+ C .

 

 

 

200

 

 

 

 

x + 1 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

− 2t + ln

 

t

 

) + C ,

де

 

t = 1 + 3 x + 1 .

 

 

2

 

x

1 − x2

 

+ C .

55.

1

 

2

+ C .

−

 

arccos

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

x

 

56.

 

−

(1 + x2 )3

+ C .

 

57.

 

 

 

81

arcsin

x

−

 

 

 

x

 

9 − x2

(9 − 2x2 ) + C .

 

 

 

58.

 

 

 

x2 − 1

+ C .

 

 

 

3x3

 

 

 

 

8

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

59.

4

4

(1 + ex )7 −

4

4

 

(1 + ex )3

+ C . 60.

ln

 

arctg x

 

+ C .

61.

x

 

sin 4x +

1

 

 

cos 4x + C .

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 − 2x

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

2

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

62.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 2x +

 

 

 

 

sin 2x + C .

 

 

 

63. (x + 2)e

 

 

+ C .

 

64.

 

 

 

 

 

 

−

 

 

 

 

x

 

+

 

 

 

x +

 

e

 

+C .

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

65.

 

(3x2 + 2x − 9)cos x + + (x3 + x2 − 9x − 3)sin x + C .

66.

 

 

x2 ln2 2 − 2x ln 2 + 2

2x + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln3 2

 

 

 

 

 

 

 

67.

 

xln(2x − 1) − x −

 

1

ln(2x − 1) + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68.

 

2 x

 

x ln x −

4 x

 

x + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69.

 

xln(x2 + 4) − 2x + 4arctg

x

 

+ C .

70.

x2

 

ln(x −1) −

1

 

(x +1)2 −

1

ln

 

x −1

 

+C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71.

 

1

[(x2 + 1) ln(x2 + 1) − x2 − 1] + C .

72.

 

3

 

3 x4

(8ln2 x − 12ln x + 9) + C .

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

73.

 

x(ln2 x − 2ln x + 2) + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

74.

 

 

1

 

(x2 +1)arctg x −

x

+C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75.

 

2x

2 −

1

ar c sin x +

1

x

1 − x2

+ C .

76.

 

 

x tg x −

x2

+ln

 

cos x

 

+C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

4

 

 

x

 

4

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

77.

 

+

 

 

sin 2x +

 

 

cos 2x + C .

 

78.

xarccos x −

1− x2 + C .

 

 

 

 

 

79.

 

 

 

1+ x2 arctg x −

 

4

 

 

4

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−ln(x + 1 + x2 ) +C .

 

80. −

2ln2 x + 2ln x + 1

+ C .

 

81.

 

1

ex

(2sin 2x + cos 2x) + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

82.

 

 

 

 

x

(sin ln x − cosln x) + C .

 

 

83.

 

e px

( p sin qx − q cos qx)

+ C.

 

 

 

 

84.

 

 

 

 

 

 

x

 

 

−

1

 

tg x

+ С .

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2

+ q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2cos2 x

2

 

 

 

 

 

85.

 

x − 2

 

e

x

+ C .

86.

 

x ar c sin

2

x

+ 2arcsin x 1 − x

2

− 2x + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

84

 

Т.1

 

 

 

 

 

 

Individual test problems

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1. Find the integrals.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.1. ∫

x2 − 3x + 2

 

dx .

1.1.2. ∫

4

x

7

(2 −

x )dx .

 

 

4

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.3. ∫ 5 x3 (4 + 3

 

x )dx .

1.1.4. ∫ 3 x2 (1− 4 x )dx .

1.1.5. ∫ 5 x4 (1+ 3 x )dx .

1.1.6. ∫ 6 x5 (3 − 3 x )dx .

1.1.7. ∫

x3 + 1

dx .

 

 

 

 

 

1.1.8. ∫

 

 

 

 

x − x + 1

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x4

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.9. ∫

x +

 

x − 2

dx .

1.1.10. ∫ 3 x7 (5 − 5 x )dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.11. ∫ (5 x4

 

+ 1) 3 x4 )dx .

1.1.12. ∫ 4 x5 (2 − 6 x )dx .

1.1.13. ∫ 3 x8 (1+ 3 x )dx .

1.1.14. ∫ (4 x9 + 1) 3 x2 )dx .

1.1.15. ∫ 7 x5 (1− 7 x )dx .

1.1.16. ∫

x

x + 1

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.17. ∫

 

3 x − x2 + 2

 

 

dx .

1.1.18. ∫

x4 +

x − 3

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x5

1.1.19. ∫ 3 x7 (3 + 4 x )dx .

1.1.20. ∫ 3 x4 (1+ 5 x )dx .

1.1.21. ∫ 5 x3 (5 −

 

x )dx .

1.1.22. ∫

 

x

x + 4

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x4

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.23. ∫

3 x − 2x3 + 1

dx .

1.1.24. ∫

 

x2 +

x − 1

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x7

1.1.25. ∫ 4 x9 (1−

 

x )dx .

1.1.26. ∫ (5 x + 2) 3 x2 )dx .

1.1.27. ∫ 4 x3 (3 − 3 x )dx .

1.1.28. ∫

x2

x + 1

dx .

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

1.1.29. ∫

3 x − 3x2 + 1

dx .

1.1.30. ∫

 

x4 +

x − 2

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Find the integrals.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.1. ∫

2

−

3x

 

 

dx .

1.2.2. ∫

 

3 − 5x

 

dx .

1.2.3. ∫

 

8 − 13x

 

dx .

 

x

2

+ 2

 

 

1

− x2

 

 

 

 

 

x2 − 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.4. ∫

 

6x + 1

 

 

dx .

1.2.5. ∫

 

 

x − 2

 

 

 

dx .

1.2.6. ∫

 

 

3 − 7x

 

 

dx .

2x

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

− x2

 

 

 

 

 

 

 

− 4x2

 

 

 

 

− 1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1.2.7. ∫

 

 

 

 

5 − 3x

 

 

dx .

1.2.8. ∫

 

1 + x

 

 

 

dx .

1.2.9. ∫

 

3x + 2

 

dx .

 

 

 

 

2x2 + 1

 

 

2 − x2

 

2x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1

 

 

 

1.2.10. ∫

 

 

1 − 5x

 

 

dx .

1.2.11. ∫

 

4x − 3

 

dx .

1.2.12. ∫

 

 

 

5x + 1

 

 

dx .

25x

2

+

 

 

3x

2

 

−

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 − 6

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.13. ∫

 

 

 

 

x − 3

 

 

dx .

1.2.14. ∫

 

 

 

5 − 3x

dx .

1.2.15. ∫

 

 

 

 

4 − 2x

 

dx .

 

 

9x

2

+ 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − 4x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 − 3x2

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.16. ∫

 

5 − x

dx .

1.2.17. ∫

 

 

 

1 + 3x

dx .

1.2.18. ∫

 

 

5 − 4x

 

dx .

 

x

2

+

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.19. ∫

 

 

5x − 1

 

 

dx .

1.2.20. ∫

 

1 − 3x

 

dx .

1.2.21. ∫

 

 

 

 

x − 5

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x

2

−

1

 

3 −

2x

2

 

 

 

 

 

 

 

x2 − 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.22. ∫

 

 

x + 4

 

 

 

dx .

1.2.23. ∫

 

2x − 7

 

dx .

1.2.24. ∫

 

 

 

7x − 2

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

− 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 − x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 − 1

1.2.25. ∫

 

1 + 3x

 

 

dx .

1.2.26. ∫

 

 

x − 5

 

dx .

1.2.27. ∫

 

3 − 7x

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

+ 7

 

 

x

2

+

1

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.28. ∫

8 −

2x

dx .

1.2.29. ∫

 

3x + 7 dx .

1.2.30. ∫

 

 

 

 

2x − 1

 

dx .

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 4

 

 

 

 

 

 

 

 

3x2 − 4

1.3. Find the integrals.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.1. ∫sin 2 (1 − x)dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.2. ∫sin3 (1 − 2x)dx .

 

 

 

 

 

1.3.3. ∫ (1− 2 sin x)2 dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.4. ∫ cos3 (5x − 1)dx .

 

 

 

 

 

1.3.5. ∫cos3 (1 + 3x)dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.6. ∫(3 − sin 2x)2 dx .

 

 

 

1.3.7. ∫sin

2 3x

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.8. ∫(cos x +

3)

2

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.9. ∫cos

3

(2x + 3)dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.10. ∫sin

3 4x

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

1.3.11. ∫(1 − cos 2x)2 dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.12. ∫sin 2 (2x − 1)dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.13. ∫sin 3 6xdx .

1.3.15. ∫sin 2 (4x − 3)dx .

1.3.17. ∫ (1+ 2 cos x)2 dx .

1.3.19. ∫ sin2 (2x − 1)dx .

1.3.21. ∫ (1− 3cos x)2 dx .

1.3.23. ∫sin3 (5x − 1)dx .

1.3.25. ∫ cos2 (2x + 1)dx .

1.3.27. ∫cos2 7xdx .

1.3.29. ∫sin3 4xdx .

1.4. Find the integrals. 1.4.1. ∫(4 − 3x) cos 2xdx .

1.4.3. ∫(x2 + 4)e− x dx .

1.4.5. ∫ x ln(4x − 1)dx .

1.4.7. ∫ln(x2 + 2x + 2)dx .

1.4.9. ∫(2 + x2 )cos xdx .

1.4.11. ∫(x + 2)3−2x+1 dx .

1.4.13. ∫ x ln(x + 3)dx .

1.4.15. ∫(3x − 1)ctg2 (3x − 1)dx .

1.4.17. ∫(2x − 1) cos2 xdx .

1.3.25. ∫ cos2 (2x + 1)dx .

1.3.27. ∫cos2 7xdx .

1.3.29. ∫sin 3 4xdx .

87

1.3.14.∫sin 2 2x dx .

1.3.16.∫ cos2 (1− 2x)dx .

1.3.18.∫cos2 3xdx .

1.3.20.∫ sin2 (1− x)dx .

1.3.22.∫cos2 25x dx .

1.3.24.∫ cos2 (3 − x)dx .

1.3.26.∫cos3 4xdx .

1.3.28.∫(sin x − 5)2 dx .

1.3.30.∫sin 2 34x dx .

1.4.2.∫(x2 − 1)sin 3xdx .

1.4.4.∫(x2 − 3)e2x dx .

1.4.6.

∫ 2x − 1 ln (2x − 1)dx .

1.4.8.

∫ln(x2 − 2x + 5)dx .

1.4.10.∫(3x − 7)2− x dx .

1.4.12.∫arctg(3x)dx .

1.4.14. ∫ 4 x ln xdx .

1.4.16. ∫ x tg2 (2x)dx .

1.4.18.∫(3 − x)sin2 2xdx .

1.3.26.∫cos3 4xdx .

1.3.28.∫(sin x − 5)2 dx .

1.3.30. ∫sin 2 34x dx .

1.4. Find the integrals. 1.4.1. ∫(4 − 3x)cos 2xdx .

1.4.3. ∫(x2 + 4)e− x dx .

1.4.5. ∫ x ln(4x − 1)dx .

1.4.7. ∫ln(x2 + 2x + 2)dx .

1.4.9. ∫(2 + x2 )cos xdx .

1.4.11. ∫(x + 2)3−2x+1 dx .

1.4.13. ∫ x ln(x + 3)dx .

1.4.15. ∫(3x − 1)ctg2 (3x − 1)dx .

1.4.17. ∫(2x − 1)cos2 xdx .

1.4.19. ∫ x arcsin x2dx .

1.4.21. ∫ x ln(4 − x)dx .

1.4.23. ∫ln(x2 + 4x + 5)dx .

1.4.25. ∫(1+ 2x2 )cos 4xdx .

1.4.27. ∫ x arccos3xdx .

1.4.29. ∫ x ln(x2 + 3)dx .

1.4.2.∫(x2 − 1)sin 3xdx .

1.4.4.∫(x2 − 3)e2x dx .

1.4.6.

∫ 2x − 1 ln (2x − 1)dx .

1.4.8.

∫ln(x2 − 2x + 5)dx .

1.4.10.∫(3x − 7)2− x dx .

1.4.12.∫arctg(3x)dx .

1.4.14. ∫ 4 x ln xdx .

1.4.16. ∫ x tg2 (2x)dx .

1.4.18.∫(3 − x)sin2 2xdx .

1.4.20.∫ x arcsin x4dx .

1.4.22.∫ 3 4 − 3x ln (4 − 3x)dx .

1.4.24.∫ln(x2 − 6x + 13)dx .

1.4.26.∫(x2 − 6)3x dx .

1.4.28.∫ x arctg(2x2 )dx .

1.4.30.∫ x arccos x2dx .

Topic 2. Polynomials. The rational functions

Values of polynomial functions. Fundamental theorem of algebra. Factor theorem. The factored form of a function. Proper and improper rational fractions. Long division to transform to mixed-number form — polynomial plus proper function. Linear factors of a polynomial function.

Literature: [1, ch. 4], [3, ch. 7, § 1], [4, section 7, § 22], [6, section 7], [7, ch.10, § 7—8], [8, 1 section, ch. 7, § 31].

Т.2

Main concepts

 

2.1. Polynomial functions. Linear factors of a polynomial function

A polynomial function is a function that can be expressed in the form

Pn (x) = a0 xn +a1 xn−1 +...+an−1 x +an ,

88

Theorem 3

Where the degree n is a nonnegative integer, the coefficients a0, a1, …, an are real numbers, and an ≠ 0.

If Pn (x0 ) = 0 , the number x0 is called a root of the polynomial function Pn(x).

 

 

 

(Factor

theorem). x −x0 is a factor of polyno-

 

Theorem 1

 

 

 

mial Pn (x)

if and only if the polynomial equals 0 when x0

 

 

is substituted for x. On the other hand,

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

Pn (x) = (x −x0 )Qn−1 (x)

where Qn−1 (x) is a polynomial of n–1 degree.

 

 

 

(Bezoo’s remainder theorem). If polynomial Pn(x) is

 

Theorem 2

 

 

 

 

divided by (x - λ), then the remainder R is Pn(λ). That is, if

 

 

 

then

 

Pn(x) = (x - λ) Pn − 1(x) + R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pn(λ) = R.

This is not difficult to show to be true, for if

Pn(x) = (x - λ) Pn − 1(x) + R

then

Pn(λ) = (λ - λ) Pn − 1(λ) + R = R.

(Fundamental theorem of algebra). If Pn(x) is a

polynomial function of degree n > 0, then Pn(x) has at least one complex zero.

Of course, a direct result of this is that the polynomial equation Pn(x) = 0 has at least one complex root.

Now, suppose that we have a polynomial function Pn(x) and that x1 is zero of P. By the theorem 1, this implies that (x − x1) is a factor of P and that we can write P as

Pn(x) = (x − x1) Qn − 1(x)

where Qn − 1(x) is a polynomial function of degree n − 1. Now, by the theorem 3, Qn − 1(x) in tern has a zero x2, and Qn − 1(x) can be written as

Qn − 1(x) = (x − x2) Qn − 2(x)

where Qn − 2(x) is a polynomial function of degree n − 2. This implies that

Pn(x) = (x − x1) (x − x2) Qn − 2(x). If we continue this process, eventually arrive at

Pn(x) = (x − x1) (x − x2) … (x − xn)Q0(x)

where Q0(x) is a polynomial function of degree 0, namely, a constant function. We have the rational function it to you as an exercise to show that Q0(x) = a0, the leading coefficient of P.

89

Theorem 6

Theorem 4

 

If Pn(x) is polynomial function of degree n > 0 and

 

 

leading coefficient a0, then

 

 

 

 

 

 

 

 

Pn(x) = a0 (x − x1) (x − x2) … (x − xn)

 

 

 

 

 

where x1, x2, x3, …, xn are the complex zeros of Pn(x). Particularly,

 

 

 

 

 

ax2 +bx +c = a(x −x )(x −x )

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

where x1, x2, x3, …, xn are the complex zeros of ax2 +bx +c = 0 .

 

If P (x)

is divided a without remainder by (x −x )k , but is not divided by

 

n

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

(x −x )k+1 , then x

is called the repeated k times roots of

P (x) .

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

n

 

In this case

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P (x) = (x −x )k Q

(x) , Q

 

(x ) ≠ 0 .

 

 

 

 

n

0

n−k

n−k

0

 

 

 

 

Whether

a polynomial Pn(x) has the roots

x1 , x2 ,

, xm (m ≤n) ,

with

repeated accordingly k1 , k2 ,…, km , then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P (x) = a (x −x )k1 (x −x )k2

...(x −x

)km

.

(*)

 

 

 

n

0

1

2

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

(Identity equations). An identity is an equation that is

 

Theorem 5

 

 

 

 

true for all values of the variable.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Conditional equations). A conditional equation is one that is true for some value(s) of the variable and not true

for other values of the variable

 

 

 

a0 =b0 , a1 = b1 , …, an = bn .

 

 

 

(Conjugate root theorem). If Pn(x) is a polynomial

 

Theorem 7

 

 

 

function of degree n > 0 with real coefficients, and if a +bi

 

 

 

is a zero of P, then a −bi

is also a zero of P. Moreover, the

number of the conjugate roots a +bi

and a −bi is the same.

Let us consider the product

 

 

(x −(a +bi))(x −(a −bi)) = ((x −a)−bi)((x −a) +bi) = (x−a)2 +b2 =

 

 

 

= x2 −2ax +a2 +b2 = x2 + px +q ,

where p =−2a,

q = a2 +b2 .

 

 

 

Therefore, if

a

polynomial Pn(x) has a pair of conjugate complex roots

a ±bi , we can substitute (see (*))

product

(x −(a +bi))(x −(a −bi)) for a

quadratic trinomial

x2 + px +q

with real

coefficients and a negative

discriminant.

 

 

 

 

 

 

 

 

90

 

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