Пошукова робота на тему:
Інтегрування з допомогою заміни змінної. Інтегрування частинами.
План
Інтегрування частинами
Інтегрування часток
Заміна змінної
1. Інтегрування частинами
Нехай і – диференційовані функції на
Тоді або
Звідси
(8.16)
Формула (8.16) називається формулою інтегрування частинами в невизначеному інтегралі.
Користуючись формулою (8.16), рекомендується обчислення інтегралів від таких функцій :
де –поліном , – раціональна функція . Описати всі можливі випадки застосування формули інтегрування частинами неможливо. Інтегруючи такі вирази, завжди виникає дилема : що взяти за, а що – за . Інтегруючи вирази вигляду , , після того як підінтегральна функція буде розписана за властивостями 40 і 50 , одержимо інтеграли вигляду , де - одна з функцій в яких слід за брати , бо, в протилежному випадку, інтеграл ускладнюватиметься за рахунок зростання степенів . В інтегралах , де - одна з функцій вигідно за брати . В інших випадках вибір здійснюється залежно від того, при якому з виборів легше знайти за , хоч це теж не є абсолютною істиною . Іноді доводиться експериментувати .
Інтегруючи вирази , доцільно за взяти . Знаходження із співвідношень теж здійснюється інтегрування частинами .
Для прикладу знайдемо
Приймаючи, а , знайдемо
Далі матимемо , тобто дістанемо інтеграл .
Знову, взявши , знайдемо . Отже , одержимо таку систему рівнянь відносно та :
Звідси
Приклад 1 .
Позначивши ,
одержимо . Звідси
. (8.17)
Остання формула є рекурентною, тобто , знаючи , що , можна поступово знайти , де – ціле число,
більше за одиницю . Наприклад, при
Звідси .
Приклад 2. .
Нехай Тоді
і
У новому інтегралі степінь величини понизився на одиницю, а це означає , що інтеграл став простішим , ніж був .
Знайдемо тепер . Маємо .
Звідси
Отже , на основі формули (8.16) одержимо
Враховуючи значення , знаходимо
.
Приклад 3.
Із останньої рівності одержимо
.
Обчислимо тепер
Звідси .
Остаточно з урахуванням , матимемо
Останній приклад показує, що часто інтегрування частинами приводить до мети скоріше в тих випадках, де, як це здавалось би, доцільніше застосувати інші методи . У цьому можна переконатися, спробувавши знайти первісну для функції , застосувавши наприклад , заміну змінної за формулою , про що мова буде іти пізніше.
2. Інтегрування часток
Через те , що то
. (8.18)
Користуючись цим , стають очевидними такі формули :
.
Нехай маємо , причому , де – довільне дійсне число. Тоді
.
Розглянемо інтеграл вигляду якщо , то
, (8.19)
де .
Приклади .
1..
2..
3..
Через те що , то
.
3. Заміна змінної
Нехай потрібно обчислити інтеграл причому безпосередньо первісну ми знайти не можемо, але відомо, що вона існує.
Зробимо заміну змінної в підінтегральному виразі
де неперервна функція з неперервною похідною, що має обернену функцію. Тоді і в цьому випадку має місце формула
(8.20)
Формулу (8.20) слід розуміти так, що після інтегрування в правій частині рівності замість буде підставлено його вираз через
Щоб довести рівність (8.20), потрібно довести, що похідні за від обох частин рівності рівні між собою:
Ми тут використали правило диференціювання оберненої функції.
Отже, похідні за від обох частин рівності (8.20) рівні, що й треба було довести.
Функцію потрібно вибирати так, щоби можна було обчислити інтеграл, що стоїть в правій частині рівності (8.20).
Фактично у п. 9.3.5 теж йшлося про заміну змінної, в чому можна безпосередньо переконатися .
Не можна дати універсальних замін змінних , які зводили б заданий інтеграл до простішого. Але для ряду випадків це можна здійснити. Доцільно, наприклад, в інтегралах, що містять під знаком інтеграла вирази вигляду
застосувати відповідно такі заміни змінних: або
або .
За подальшого вивчення методів інтегрування розглядатимуться інші заміни змінних .
Приклади .
1.. Підстановка зводить інтеграл до такого :
2.. Щоб позбутися експонент, доцільно скористатися такою заміною змінної .Тоді і інтеграл набере вигляду
Другие работы по теме:
Визначений інтеграл
Розглянемо функцію ƒ(х), визначену на відрізку [а; b]. Як і в § 7, відрізок [а; b] точками поділимо на n рівних за довжиною відрізків. У кожному х цих відрізків [Х1-1; Х1], і=1, ..., n, довільно візьмемо по одній точці і позначимо її ξ1; ξ1
Інтегрування раціональних функцій
Пошукова робота на тему: Інтегрування раціональних функцій. План Інтегрування раціональних функцій Прості раціональні дроби Неправильні раціональні дроби
Наближене обчислення визначених інтегралів
Для деяких неперервних підінтегральних функцій ї(х) не завжди можна знайти первісну, виражену через елементарні функції. У цих випадках обчислення визначеного інтеграла за формулою Ньютона — Лейбніца неможливе. В усіх цих випадках застосовують різноманітні методи наближеного інтегрування, які дають змогу використовувати сучасну обчислювальну техніку.
Потрійний інтеграл
Характеристика та поняття потрійного інтеграла, умови його існування та основні властивості. Особливості схеми побудови та обчислення потрійного інтегралу, його застосування для розв’язання рівнянь. Правило заміни змінних в потрійному інтегралі.
Інтегральні перетворення Лапласа
Означення та властивості перетворення Лапласа, приклади розв'язання базових задач. Встановлення відповідності між двома точками за допомогою оператора. Застосування операційного методу математичного аналізу, проведення дій над логарифмами та числами.
Подвійний інтеграл
Задачі, що приводять до поняття подвійного інтеграла. Обчислення об'єму циліндричного тіла. Маса неоднорідної матеріальної пластини. Поняття подвійного інтеграла, умови його існування та властивості. Адитивність подвійного інтеграла та його оцінка.
Властивості визначеного інтеграла
1. Властивості визначеного інтеграла 10 Величина визначеного інтеграла не залежить від позначення змінної інтегрування: тощо. Інтегральна сума, а отже, і її границя не залежать від того, якою буквою позначено аргумент функції f. Це й означає, що визначений інтеграл не залежить від позначення змінної інтегрування.
Інтегруючі кола фільтр низьких частот
Курс: Комп’ютерна Електроніка Тема: Інтегруючі кола (Фільтр низьких частот) 1. Визначення інтегруючого кола і його призначення Інтегруючим колом (інтегратором) називають ланцюг (чи пристрій), призначений для виконання операції інтегрування, тобто для одержання вихідної напруги
Дослідження чисельних методів інтегрування
Дослідження методів чисельного інтегрування Чебишева та Трапеції, порівняння їх точності. Способи розробки програми на компіляторі Turbo C++, яка знаходить чисельне значення вказаного інтегралу. Обґрунтування вибору інструментальних засобів програми.
Інтегрування Нютона-Котеса
ЗМІСТ Методи розв'язування задачі 5 2.1 Архітектура програми 15 2.2 Опис програми 17 2.3 Контрольний приклад та аналіз результатів машинного експерименту 19
Методи інтегрування
Перш за все відмітимо, що в усіх табличних інтегралах підінтегральна функція є певною функцією, аргумент якої співпадає із змінною інтегрування. Розглянемо, наприклад, інтеграл ∫sin(x2+l)dx. В цьому випадку аргументом основної елементарної функції сінус буде u=х2+1, а змінна інтегрування — х, тому при знаходженні цього інтеграла не можна використати табличну формулу
Метод безпосереднього інтегрування
Метод безпосереднього інтегрування Цей метод базується на рівності , де а та b – де сталі і застосовується у тих випадках, коли підінтегральна функція має вигляд
Інтегральне числення Невизначений інтеграл
ІНТЕГРАЛЬНЕ ЧИСЛЕННЯ НЕВИЗНАЧЕНИЙ ІНТЕГРАЛ Означення : Функція F(x) називається первісною для функції f(x) на проміжку І, якщо на цьому проміжку F'(x) = f(x) або dF(x) = f(x)dx .
Паскаль 14
Зміст 1. Завдання 2. Постановка задач. 2.1. Аналіз структури вхідних (початкових) даних задач. 2.2. Визначення порядку підготовки і ввожу вхідних даних.
Про систему задач для вивчення інтеграла
Система задач для вивчення первісної та інтеграла в навчальному посібнику (1) недостатньо досконала. Завдання тут в основному зводяться до обчислення площ фігур (№1022-1027, 1037-1042, 1081-1087) і інтеграла (1028-1036, 1071-1080), тобто, так як і в задачниках з математичного аналізу для втузів, мають тренувальний характер.
Умова перпендикулярності прямих
: к/= 8. Рівняння прямої, що проходить через дану точку (х1,у1): у-у1=к(х-х1) 9. Рівняння прямої, що проходить через дві точки (х1,у1) і (х2,у2): 10. Рівняння прямої, що відтинає відрізки а і в на осях координат:
Інтегрування ірраціональних виразів
Пошукова робота на тему: Інтегрування ірраціональних виразів. План Інтегрування деяких ірраціональних функцій Інтеграли від виразів Підстановки Чебишева