Основні методи інтегрування

1. Безпосереднє інтегрування.

2. Метод заміни змінної

3. Інтегрування по частинах.

Безпосереднім інтегруванням будемо називати інтегрування за допомогою властивостей невизначеного інтеграла, тотожних перетворень підінтегральної функції і таблиці основних інтегралів.

Приклад 1.

.

В основі методу підстановки (або методу заміни змінної) обчислення невизначених інтегралів лежить таке твердження, яке є наслідком правила диференціювання складеної функції:

Нехай дано функції , і нехай існує складена функція . Якщо функція має первісну , а функція диференційована, то функція є первісною для функції , і тому

Приклад 1. Обчислити інтеграл

Розв’язання. Замінимо змінну тоді ,

отже,

.

Приклад 2. Обчислити інтеграл

.

Розв’язання. Припустимо, що , тоді і . Отже,

.

Інтегрування по частинах.

За правилом диференціювання добутку маємо

.

Тому

Якщо похідні (або, що те саме, диференціали) двох функцій рівні, то їх невизначені інтеграли збігаються. Тому

Використовуючи властивість невизначених інтегралів:

,

дістанемо формулу

(1)

Цю формулу називають формулою інтегрування частинами.

Приклад 1. Обчислити інтеграл

Розв’язання. Припустивши

, ,

тоді

Звідси за формулою (1) матимемо

Приклад 2. Обчислити інтеграл .

Розв’язання. Припустимо, що

тоді

Тому, використовуючи формулу (1), маємо

Використовуючи формулу інтегрування частинами для відшукання інтегралів від добутку, важко дати загальне правило для визначення того, який співмножник в підінтегральному виразі слід позначити через і який через . Водночас при визначенні інтегралів необхідно, щоб обов’язково входило у вираз для і цей вираз був легко інтегрованим, а також щоб інтеграл був простішим від вихідного. Так, наприклад, для інтегралів виду , , за беруть многочлен , а для інтегралів виду за беруть відповідно

Якщо в інтегралах першого виду многочлен вищий від першого степеня, то формулу інтегрування частинами треба застосовувати кілька разів.

Приклад 3. Знайти інтеграл

Розв’язання. Припустимо, що і , тоді і Тому

Останній інтеграл знайдемо інтегруванням частинами.

Припустимо тепер, що і тоді і Отже,

Таким чином,

Формула інтегрування частинами застосована і для знаходження інтегралів виду

і . Для знаходження таких інтегралів формулу інтегрування частинами застосовують послідовно двічі, причому обидва рази за беруть або показникові функцію, або тригонометричну. Після дворазового інтегрування частинами дістають лінійне рівняння відносно шуканого інтеграла.

Приклад 4. Обчислити інтеграл

Розв’язання. Припустимо, що і , звідки і . Тому

(2)

Для знаходження останнього інтеграла використаємо ще раз формулу інтегрування частинами:

і

і

Тоді

Підставивши цей вираз у рівність (2) дістанемо

Отже,

Date: 2015-12-13; view: 443; Нарушение авторских прав