Matematika/Iracionaliųjų funkcijų integravimas: Skirtumas tarp puslapio versijų

Iš testwiki.
Pereiti į navigaciją Jump to search
imported>Paraboloid
 
(Jokio skirtumo)

Dabartinė 18:13, 30 balandžio 2023 versija

Šis straipsnis yra apie iracionaliųjų funkcijų integravimą.

  • xx34+1dx=u24u3duu3+1=4[u2duu2duu3+1]=4[u3313d(u3+1)u3+1]=

=43[u3ln(u3+1)]+C=43[x34ln(x34+1)]+C, kur x=u4; dx=4u3du.

  • x+x23+x16x(1+x13)dx=6(t6+t4+t)t5t6(1+t2)dt=6t5+t3+1t2+1dt=6t3dt+6dtt2+1=

=32t4+6arctant+C=32x23+6arctanx16+C, kur x=t6; dx=6t5dt.

  • 2(2x)2(2x2+x)13dx=2(1+t3)2t12t216t6(1+t3)2dt=32dtt3=34t2+C=34(2+x2x)23+C, kur 2x2+x=t3; x=2t31+t3; 2x=4t31+t3; dx=12t2(1+t3)4t33t2(1+t3)2dt=12t2+12t512t5(1+t3)2dt=12t2(1+t3)2dt; dx=12t2(1+t3)2dt.
  • dx((x1)3(x+2)5)14=(t41)(t41)12t3dt33t4t(t41)2=43dtt2=43t+C=43(x1x+2)14+C, kur ((x1)3(x+2)5)14=(x1)(x+2)(x+2x1)14; x+2x1=t4; x=t4+2t41; x1=3t41; x+2=3t4t41; dx=12t3(t41)2dt.
  • 1(1x)2(1+x1x)13dx=(1+u3)2u6u24(1+u3)2du=32u44+C=381+x1x(1+x1x)13+C, kur 1+x1x=u3; x=u31u3+1; dx=6u2(1+u3)2du; 1x=21+u3.

Papildomai

Oilerio keitiniai

Funkcijos
R(x,ax2+bx+c)(7.66)
(a, b ir c - realieji skačiai) integralas yra elementarioji funkcija.


I. ax2+bx+c=u±xa ; a>0;

u=ax2+bx+c+xa . Pakėlus abi dalis lygybės ax2+bx+c=uxa kvadartu, gauname bx+c=u22aux, taip kad
x=u2c2au+b,
ax2+bx+c=uu2c2au+ba=u(2au+b)(au2ac)2au+b=au2+bu+ca2au+b,
dx=(u2c2au+b)=2u(2au+b)(u2c)2a(2au+b)2du=2au2+bu+ca(2au+b)2du.
Tinka, kai kvadrainis trinaris turi menamas šaknis.


II. ax2+bx+c=xt±c ; c>0. Tada

ax2+bx+c=x2t2+2xtc+c.
(Mes apsisprendėme prieš šaknį pasirinkti pliuso ženklą.) Iš čia x yra kaip racionali funkcija nuo t:
ax2x2t2+bx2xtc=0,
(at2)x2+(b2tc)x=0,
x((at2)x+b2tc)=0; iš čia arba x=0 arba (at2)x+b2tc=0; Mums reikia išreikšti x per t, todėl x=0 netinka; sprendžiame toliau:
(at2)x+b2tc=0;
(at2)x=2ctb;
x=2ctbat2.
Turime
ax2+bx+c=xt+c=2ctbat2t+c=2ct2btat2+c;
(2ctbat2)=(2ctb)(at2)(2ctb)(at2)(at2)2=2c(at2)(2ctb)(2t)(at2)2=2ac2ct2(4ct2+2bt)(at2)2=
=2ac2ct2+4ct22bt(at2)2=(4c2c)t22bt+2ac(at2)2.
dx=2ct22bt+2ac(at2)2dt.


III. a(xx1)(xx2)=u(xx1), kur x1 yra bet kuri realioji trinario ax2+bx+c šaknis. Taikoma tik kai yra du lygties ax2+bx+c=a(xx1)(xx2) sprendiniai.

Tegu α ir β - realiosios šaknys trinario ax2+bx+c. Tada
ax2+bx+c=(xα)t.
Kadangi ax2+bx+c=a(xα)(xβ), tai
a(xα)(xβ)=(xα)t,
a(xα)(xβ)=(xα)2t2,
a(xβ)=(xα)t2.
Iš čia randame x kaip racionalią funkciją nuo t:
axaβ=xt2αt2,
axxt2=aβαt2,
(at2)x=aβαt2,
x=aβαt2at2.
Trečias Oilerio keitinys tinka kai a>0 ir kai a<0. Butina tik, kad turėtų daugianaris ax2+bx+c dvi realiasias šaknis.
(aβαt2at2)=2αt(at2)(aβαt2)(2t)(at2)2=2αat+2αt3(2aβt+2αt3)(at2)2=
=2αat+2αt3+2aβt2αt3(at2)2=2αat+2aβt(at2)2=(2aβ2aα)t(at2)2.
dx=2a(βα)t(at2)2dt.


Pavyzdžiai

Pirmojo Oilerio keitinio pavyzdžiai
  • dx5x2+x+1;

5x2+x+1=u+x5. Pakėlę šios lygybės abi puses kvadratu, gauname: 5x2+x+1=u2+2ux5+5x2;x+1=u2+25ux;x(12u5)=u21;x=u21125u;

dx=(u21125u)=(u21)(125u)(u21)(125u)(125u)2=
=2u(125u)(u21)(25)145u+45u2du=2u45u2+25(u21)145u+20u2du=
=2u45u2+25u225145u+20u2du=2u25u225145u+20u2du=2(u5u25)(125u)2du.
5x2+x+1=u+x5=u+u21125u5=u+5u25125u=u(125u)+5u25125u=
=u25u2+5u25125u=u5u25125u.
dx5x2+x+1=2(u5u25)(125u)2dtu5u25125u=2du125u=225d(1u25)125u=

=15ln|125u|+C=15ln|125(5x2+x+15x)|+C= =15ln|1100x2+20x+20+10x|+C.


  • dxx2+3. Taikome I Oilerio keitinį x2+3=x+t=tx.

x2+3=(x+t)2=x22tx+t2 ; 3=t22tx ; 2tx=t23 ; x=t232t. dx=(t232t)=(t23)2t(t23)(2t)(2t)2=2t2t(t23)24t2dt=2t2(t23)2t2dt=t2+32t2dt.

x2+3=x+t=t232t+t=(t23)+2t22t=t2+32t.

dxx2+3=t2+32t2dtt2+32t=dtt=ln|t|+C=ln|x+x2+3|+C.


  • Apskaičiuoti dxx+x2+x+1.
Sprendimas. Kadangi trinaris x2+x+1 turi kompleksines šaknis, padarysime keitinį x2+x+1=tx. Pakėlę abi lygybės puses kvadratu, gauname

x2+x+1=t22tx+x2 arba x+1=t22tx; iš čia x=t211+2t , dx=(t211+2t)=2t(1+2t)(t21)2(1+2t)2=2t+4t22t2+2(1+2t)2=2t+2t2+2(1+2t)2.

Tada

dxx+x2+x+1=2t+2t2+2t(1+2t)2dt.

Toliau, turime

2t2+2t+2t(1+2t)2=At+B1+2t+D(1+2t)2.

Padauginę abi dalis lygybės su t(1+2t)2, gauname
2t2+2t+2=A(1+2t)2+Bt(1+2t)+Dt=A(1+4t+4t2)+Bt+2Bt2+Dt=(4A+2B)t2+(4A+B+D)t+A.
Prilyginę koeficientus prie vienodų laipsmių t, gauname sistemą lygčių pirmojo laipsnio atžvilgiu A, B, D:
{4A+2B=2,
{4A+B+D=2,
{A=2,
Iš čia A=2, B=-3, D=-3. Todėl,
2t2+2t+2t(1+2t)2=2t31+2t3(1+2t)2,
ir galutinai
dxx+x2+x+1=[2t31+2t3(1+2t)2]dt=2dtt32d(1+2t)1+2t32d(1+2t)(1+2t)2=
=2ln|t|32ln|1+2t|+32(1+2t)+C=

=2ln|x+x2+x+1|32ln|1+2x+2x2+x+1|+32+4x+4x2+x+1+C.


Antrojo Oilerio keitinio pavyzdžiai
  • dx16x9x2;

16x9x2=ux+1. Pakelę abi puses kvadratu, gauname 16x9x2=u2x2+2ux+1; 6x9x2=u2x2+2ux; 69x=u2x+2u. Imdami apiejų lygybės pusių diferencialus, randame: 9dx=2uxdu+2du; dx=2(ux+1)9+u2du. dx16x9x2=2(ux+1)du(9+u2)(ux+1)=2du9+u2=23arctanu3+C= =23arctan16x9x213x+C.

Sprendimas normaliai. Čia a=-9, b=-6, c=1. Tada
x=2ctbat2=21t(6)9t2=2t+69t2.
16x9x2=xt+1=2t+69t2t+1=2t2+6t9t2+1=2t2+6t9t29t2=t2+6t99t2.
dx=2ct22bt+2ac(at2)2dt=21t22(6)t+2(9)1(9t2)2dt=2t2+12t18(9t2)2dt=2(t2+6t9)(9t2)2dt.
dx16x9x2=2(t2+6t9)(9t2)2dtt2+6t99t2=29t2dt1=2dt9t2=2dt9+t2=23arctant3+C=
=23arctan16x9x213x+C.


  • Apskaičiuoti dx(1+x)1+xx2.
Sprendimas. Čia trinaris 1+xx2 turi kompleksines šaknis ir a<0, c>0, pasinaudojame keitiniu 1+xx2=tx1. Pakėlę abi lygties puses kvadratu, gauname

1+xx2=t2x22tx+1, xx2=t2x22tx, 1x=t2x2t, 1+2t=t2x+x, x(t2+1)=1+2t, x=1+2tt2+1. dx=(1+2tt2+1)=2(t2+1)(1+2t)2t(t2+1)2dt=2t2+22t4t2(t2+1)2dt=22t2t2(t2+1)2dt=2(1tt2)(t2+1)2dt. 1+xx2=t1+2tt2+11=t+2t2t21t2+1=t+t21t2+1. 1+xx2=tx1;1+xx2+1=tx;t=1+xx2+1x.

Tokiu budu,

dx(1+x)1+xx2=2(1tt2)(t2+1)2dt(1+1+2tt2+1)t+t21t2+1=2(t2+t1)(t2+1)2dtt2+1+1+2tt2+1t2+t1t2+1=2dt1+t2+2t+1= =2d(t+1)1+(t+1)2=2arctan(t+1)+C=2arctan(1+xx2+1x+1)+C= =2arctan1+xx2+1+xx+C.


  • Reikia apskaičiuoti integralą

(11+x+x2)2x21+x+x2dx.

Sprendimas. Taikome II Oilerio keitinį 1+x+x2=xt+1; tada
1+x+x2=x2t2+2xt+1; x+x2=x2t2+2xt; 1+x=xt2+2t; xxt2=2t1; x(1t2)=2t1; x=2t11t2.

dx=2(1t2)(2t1)(2t)(1t2)2dt=22t2+2t(2t1)(1t2)2dt=22t2+4t22t(1t2)2dt=2t22t+2(1t2)2dt.

1+x+x2=2t11t2t+1=2t2t+(1t2)1t2=t2t+11t2.
11+x+x2=1(xt+1)=xt=2t11t2t=2t2+t1t2.
t=1+x+x21x.
Įstate gautas išraiškas į pradinį integralą, randame:

(11+x+x2)2x21+x+x2dx=(2t2+t)2(1t2)2(1t2)(2t22t+2)(1t2)2(2t1)2(t2t+1)(1t2)2dt=2(2t2+t)2(2t1)2(1t2)dt=2t21t2dt= =2(11t21)dt=2(12ln|1+t1t|t)+C= =ln|1+1+x+x21x11+x+x21x|2(1+x+x21)x+C=ln|x+1+x+x21xx1+x+x2+1x|2(1+x+x21)x+C= =ln|x+1+x+x21x1+x+x2+1|2(1+x+x21)x+C= =ln|2x+21+x+x2+1|2(1+x+x21)x+C.


Trečiojo Oilerio keitinio pavyzdžiai
  • dxxx2+5x6. Pastebėję, kad pošaknio trinario šaknys yra 2 ir 3, taikome keitinį (x2)(3x)=u(x2). Pakėlę šios lygybės abi puses kvadratu ir suprastinę iš (x2), gauname:
(x2)(3x)=u2(x2)2; 3x=u2(x2); xu2x=2u23; x(u21)=2u23; x=2u2+3u2+1;u=3xx2;
dx=4u(u2+1)2u(2u2+3)(u2+1)2du=4u3+4u4u36u(u2+1)2du=2udu(u2+1)2.
(x2)(3x)=u(x2)=u(2u2+3u2+12)=2u3+3u2u(u2+1)u2+1=2u3+3u2u32uu2+1=uu2+1.
dxxx2+5x6=2udu(u2+1)22u2+3u2+1uu2+1=2du3+2u2=du32+u2=
=132arctan(u32)+C=23arctan(23u)+C=23arctan(233xx2)+C.


  • xdx(7x10x2)3, kur a<0, c<0, todėl taikome III Oilerio keitinį. Lygties 7x10x2 sprendiniai yra x1=2, x2=5; a=1.

7x10x2=1(x2)(x5)=(x2)(5x)=(x2)t. 5x=(x2)t2; xt2x=2t25; x=5+2t21+t2; dx=(5+2t21+t2)=4t(1+t2)(5+2t2)2t(1+t2)2dt=4t+4t310t4t3(1+t2)2dt=6t(1+t2)2dt. 7x10x2=(x2)t=(5+2t21+t22)t=5+2t222t21+t2t=3t1+t2. t=(x2)(5x)(x2)=(5x)(x2). xdx(7x10x2)3=5+2t21+t26t(1+t2)2dt(3t1+t2)3=6t(5+2t2)(1+t2)3(3t1+t2)3dt=6t(5+2t2)27t3dt=6(5+2t2)27t2dt= =(3027t212t227t2)dt=127(30t212)dt=127(30t12t)+C=127(30(5x)(x2)12(5x)(x2))+C= =30x2275x1227(5x)(x2)+C.


  • Reikia apskaičiuoti integralą

dxx2+3x4.

Sprendimas. Kadangi x2+3x4=(x+4)(x1), tai:

(x+4)(x1)=(x+4)t; tada

(x+4)(x1)=(x+4)2t2, x1=(x+4)t2, x1=xt2+4t2, xxt2=4t2+1, x=1+4t21t2.
dx=(1+4t2)(1t2)(1+4t2)(1t2)(1t2)2=8t(1t2)(1+4t2)(2t)(1t2)2dt=
=8t8t3+2t+8t3(1t2)2dt=10t(1t2)2dt.
(x+4)(x1)=(x+4)t=(1+4t21t2+4)t=1+4t2+44t21t2t=5t1t2.
t=(x+4)(x1)(x+4)=(x+4)(x1)(x+4)2=x1x+4.
Grįžtant prie pradinio integralo, gauname:

dxx2+3x4=10t(1t2)(1t2)25tdt=21t2dt=ln|1+t1t|+C=ln|1+x1x+41x1x+4|+C= =ln|x+4+x1x+4x1|+C.

Diferencialinių binomų integravimas

Integralas xm(a+bxn)pdx, kur m, n, p - racionalieji skaičiai, vadinamas integralu su binominiu diferencialu. Šį integralą elementariosiomis funkcijomis įmanoma išreikšti tik trimis atvejais:

I. p - sveikasis skaičius. Jei p>0, tai pointegralinis binomas skleidžiamas pagal Niutono binomo formulę. Jei p<0, tai keičiame x=tk, kur k - bendras trupmenų m ir n vardiklis. Pavyzdžiui, trupmenų 14 ir 23 bendras vardiklis yra 3 4 = 12.
II. m+1n - sveikasis skaičius. Keičiame a+bxn=tα, kur α - trupmenos p vardiklis.
III. m+1n+p - sveikasis skaičius. Keičiame a+bxn=tαxn, kur α - trupmenos p vardiklis.

Pavyzdžiai

  • x13(2+x)2dx=x13(4+4x+x)dx=(4x13+4x56+x43)dx=3x43+2411x116+37x73+C,

kur p=2 - sveikasis skaičius. Turime I atvejį.

  • 1+x13x23dx=x23(1+x13)12dx=t26tdt=6t2dt=2t3+C=2(1+x13)32+C,

kur m=23;n=13;p=12;m+1n=1. Turime II atvejį. 1+x13=t2;13x23dx=2tdt.

  • x11(1+x4)12dx=12(t21)114(t2t21)12tdt(t21)54=12(t21)114+1254tt22dt=

=12(t21)2dt=t510+t33t2+C=(1+x4)5210x2+(1+x4)323x2(1+x4)122x2+C, kur m=11; n=4; p=12;m+1n+p=3. Turime III atvejį. 1+x4=x4t2; x=1(t21)14;dx=tdt2(t21)54;t=1+x4x2.

  • x3dx1+2x2=x3(1+2x2)12dx=12(u212)32u1(u212)12udu=12u212du=

=14(u33u)+C=(1+2x2)32121+2x24+C, kur m+1n=3+12=2; 1+2x2=u2; x=(u212)12;dx=12(u212)12udu.

  • x13(1x23)12dx=3t1tdt=3dt=3t+C=31x23+C,

kur m=13; n=23;p=12;m+1n=1;1x23=t2;23x13dx=2tdt;dx=3x13tdt;x23=1t2.

  • x13(1x23)12dx=3x13(t2)12x13tdt=3x23t1tdt=

=3(1t2)ttdt=3(1t2)dt=3(tt33)+C=3(1x23(1x23)33)+C= =33(1x23)12(1x23)323+C=3(1x23)12+(1x23)32+C=

=31x23+13x23+3x43x2+C,

kur m=13; n=23;p=12;m+1n=2;1x23=t2;23x13dx=2tdt;dx=3x13tdt;x23=1t2.

  • dxx2+3. Matome, kad tinka trečias atvejis, nes m+1n+p=0+1212=0. Čia m=0, n=2, p=12. Keičiame a+bxn=tαxn, kur α - trupmenos p vardiklis. Taigi a+bxn=tαxn, čia a=3, b=1; x2+3=t2x2; 3=t2x2x2; x2=3t21=3(t21)1; x=3(t21)12.
dx=32(t21)322tdt=3t(t21)3dt.
dxx2+3=3tdt(t21)33t21+3=3tdt(t21)331+t21t21=
=tdt(t21)3t2t21=tdt(t21)3t1t21=dt(t21)31t21=
=dt(t21)3t21=dt(t21)2=dtt21=dt1t2.
Iš interentinio integratoriaus:
dt1t2=12(ln(t+1)ln(1t))+C=tanh1t+C=artanht+C.
Kur t=x2+3x2. Kad galima būtų skaičiuoti pagal šią formulę t turi būti mažiau už 1 (t<1). Nes kitaip nesiskaičiuoja ln(1-t). Bet mūsų pavyzdyje, kad ir kokias x reikšmes nestatysi į t=x2+3x2, vistiek t bus daugiau už 1.
Galima taip integruot:
dtt21=dt(t1)(t+1);
toliau integruojama kaip racionali funkcija.
1(t1)(t+1)=At1+Bt+1;
Abi lygties puses padauginame iš (t-1)(t+1). Tada
1=A(t+1)+B(t1),
1=At+A+BtB,
1=(A+B)t+AB;
iš čia turime sistemą:
A+B=0,
A-B=-1.
Tada iš antros lygties A=B-1. Įstačius šia A reikšmę į pirmą lygtį, gauname
B-1+B=0,
2B=1,
B=1/2.
Tada A=-B=-1/2.
Tokiu budu gauname, kad
1(t1)(t+1)=1/2t1+1/2t+1.
Integruodami gauname:
dtt21=dt(t1)(t+1)=(1/2t1+1/2t+1)dt=12(ln(t1)+ln(t+1))+C.
Kur t=x2+3x2.
1. Jei įstatysime x=2, tai gausime, t=x2+3x2=22+322=74=1.75=1.32287565553.
12(ln(t1)+ln(t+1))=12(ln(1.751)+ln(1.75+1))=0.986646961=
=0.98664696104483410110205523811797.
Kai x=1, tai t=x2+3x2=12+312=41=4=2.
12(ln(t1)+ln(t+1))=12(ln(21)+ln(2+1))=ln32=0.549306144334=
=0.54930614433405484569762261846126.
Bet tokia funkcija integruojama lengviau kitaip (ne per diferencialinius binomus; integruojant keičiant kintamąjį) ir yra jinai integralų lentelėje
dxx2±a2=ln|x+x2±a2|+C.
2. Tada, kai x=2, tai
ln|x+x2+3|=ln|2+22+3|=ln|2+7|=1.5359531=
=1.5359531053788889467996778565792.
O kai x=1, tai
ln|x+x2+3|=ln|1+12+3|=ln|1+4|=ln|3|=1.0986122886681=
=1.0986122886681096913952452369225.
Tada, kai x kinta nuo 1 iki 2, tai pirmu atveju integruojant gauname:
0.98664696104483410110205523811797 - 0.54930614433405484569762261846126 = 0.43734081671077925540443261965671.
Antru atveju, kai x kinta nuo 1 iki 2 integruojant gautume:
1.5359531053788889467996778565792 - 1.0986122886681096913952452369225 = 0.4373408167107792554044326196567.
Abiais būdais integruojant gavome tą patį atsakymą.
Toks Free Pascal kodas:
  var a:longint; c,d:real;
  begin
  for a:=1 to 100000000  do
  d:=d+0.00000002/sqrt(sqr(a*0.00000002)+3);
  for a:=1 to 100000000  do
  c:=c+0.00000001/sqrt(sqr(a*0.00000001)+3);
  writeln(d);
  writeln(c);
  writeln(d-c);
  readln;
  end.
Duoda rezultatus:
9.8664695905111544E-001
5.4930614394743249E-001
4.3734081510368294E-001
po 4 sekundžių su 4.16 GHz dažniu veikiančiu procesorium (per pirmus du paleidimus duoda šituos rezultatus po 18 sekundžių; bet jeigu iškart exe failą (diferencialiniaibinomai.exe) paleist [kurį sukuria visada Free Pascal programa] iš "C:\FPC\3.2.0\bin\i386-win32", tai rezultatai gaunami po 4 sekundžių ir taip yra su visais Free Pascal skaičiavimais, kad per exe failą greičiau skaičiuoja [iš pirmo karto]). Matome, kad rezultatai tokie patys kaip skaičiuojant/integruojant pirmu atveju.
Toks Free Pascal kodas:
  var a:longint; c,d:real;
  begin
  for a:=1 to 1000000000  do
  d:=d+0.000000002/sqrt(sqr(a*0.000000002)+3);
  writeln(d);
  readln;
  end.
duoda rezultatą "9.8664696084608883E-001" (tai reiškia 9.8664696084608883101) po 20 sekundžių su 4.16 GHz dažniu veikiančiu procesoriumi (per pirmus 2 kartus duodą rezultatą po 34 sekundžių).
Kodas apskaičiuoja plotą, po funkciją f(x)=1x2+3, apribotą šios funkcijos kreive, ašimi Ox, ašimi Oy ir ašiai Ox statmena tiese taške x=2.
Beje, integruojant antru budu, kai x kinta nuo 0 iki 2, gauname:
02dxx2+3=ln|x+x2+3||02=ln|2+22+3|ln|0+02+3|=ln|2+7|ln|3|=
= 1.5359531053788889467996778565792 - 0.54930614433405484569762261846126 = 0.98664696104483410110205523811797.
Į anksčiau pirmu budu gautą integralą, įstatę t=x2+3x2=x2+3x, gauname:
12(ln(t1)+ln(t+1))=12(ln(x2+3x1)+ln(x2+3x+1))=12lnx2+3x+1x2+3x1=
=12lnx2+3+xxx2+3xx=12lnx2+3+xx2+3x=12(ln(x2+3x)+ln(x2+3+x)).
Tokiu budu gavome, kad
dxx2+3=12(ln(x2+3x)+ln(x2+3+x))+C.
O bendru atveju gauname tokį, tikriausiai niekam nematytą, integralą:
dxx2+a2=12(ln(x2+a2x)+ln(x2+a2+x))+C.
Integruodami uždavinio sąlygos integralą nuo 0 iki 2, gauname:
02dxx2+3=12(ln(x2+3x)+ln(x2+3+x))|02=
=12(ln(22+32)+ln(22+3+2))12(ln(02+30)+ln(02+3+0))=
=12(ln(72)+ln(7+2))12(ln3+ln3)=12(ln(72)+ln(7+2))=
=12((0.43734081671)+1.535953105)=121.973293922=
=0.98664696104483410110205523811797.
Toks pat atsakymas, kaip ir integruojant anksčiau.
Dar galima gauti kitokia šio integralo išraišką. Štai taip:
12lnx2+3+xx2+3x=12ln(x2+3+x)(x2+3+x)(x2+3x)(x2+3+x)=12ln(x2+3+x)2(x2+3)x2=
=12ln(x2+3+x)23=12ln|3|+12ln|(x2+3+x)2|=12ln|3|+ln|x2+3+x|.
Tada dxx2+a2=ln|a|+ln|x2+a2+x|+C.
Integruodami iš pirmo būdo ką tik gautą integralą nuo 0 iki x, turėsime:
0xdxx2+a2=(ln|a|+ln|x2+a2+x|)|0x=(ln|a|+ln|x2+a2+x|)(ln|a|+ln|02+a2+0|)=
=(ln|a|+ln|x2+a2+x|)(ln|a|+ln|a2|)=ln|a|+ln|x2+a2+x|.
Antru budu integruodami nuo 0 iki x, turime:
0xdxx2+a2=ln|x+x2+a2||0x=ln|x+x2+a2|ln|0+02+a2|=ln|x+x2+a2|ln|a2|=ln|x+x2+a2|ln|a|.
Gavome tokius pačius integralus ir įstačius vietoj x ir a bet kokias reikšmes, abiais būdais gausime tokias pat išraiškas ir atsakymus.


  • 1+x43xdx=x1/2(1+x1/4)1/3dx;
m=12,n=14,p=13,m+1n=1/2+11/4=1/21/4=2 (II atvejis).
Keičiame a+bxn=tα, kur α - trupmenos p vardiklis. Tada pakeitimas yra 1+x1/4=t3, x1/4=t31, x=(t31)4,
dx=4(t31)33t2dt=12t2(t31)3dt. 1+x1/43=t.
1+x43xdx=x1/2(1+x1/4)1/3dx=(t31)2(1+(t31))1/312t2(t31)3dt=
=(1+(t31))1/312t2(t31)dt=12(t3)1/3t2(t31)dt=12t3(t31)dt=12(t6t3)dt=
=12(t77t44)+C=37t4(4t37)+C=37(1+x1/43)4(4(1+x1/4)7)+C=371+x1/43(1+x1/4)(4(1+x1/4)7)+C.


  • Apskaičiuosime integralą
I=dxx2a+bx2=x2(a+bx2)12dx.
Šiame pavyzdyje m=2,n=2,p=12, todėl m+1n+p=2+1212=1212=1 (III atvejis).
Tada a+bxn=tαxn, kur α - trupmenos p vardiklis; a+bx2=t2x2. Ir pasinaudojame keitiniu
t=ax2+b;t2x2bx2=a,(t2b)x2=a,x=at2b;dx=12a2tdt(t2b)3/2=atdt(t2b)3.
Tada gauname
I=x2(a+bx2)12dx=t2ba(a+bat2b)12atdt(t2b)3=t2ba(a(t2b)+abt2b)12atdt(t2b)3=
=t2ba(t2t2b)12atdt(t2b)3=t2bat2btatdt(t2b)3=dta=
=ta+C=ax2+ba+C.


  • Apskaičiuosime integralą I=x5(1x2)12dx. Šiuo atveju m=5,n=2,p=12, todėl m+1n=3 (II atvejis). Pasinaudoję pakeitimais
t=1x2,t2=1x2,x=1t2,dx=2tdt21t2=tdt1t2,
gauname
I=x5(1x2)12dx=(1t2)5(1[1t2])12tdt1t2=1t2(1t2)2(t2)12tdt1t2=
=1t2(1t2)21ttdt1t2=(1t2)2dt=(12t2+t4)dt=dt+2t2dtt4dt=
=t+23t3t55+C=1x2+23(1x2)3(1x2)55+C.

Nuorodos