Подведение под дифференциал

12 3 4

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ

К РАЗДЕЛУ «ИНТЕГРАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для индивидуальной самостоятельной работы по разделу

«Интегральное исчисление»

курса «Математика» для студентов профилей 12.03.04

«Биотехнические и медицинские аппараты и системы»,

«Менеджмент и управление качеством в здравоохранении»

очной формы обучения

Воронеж 2015

Понятие первообразной функции

Функция F(x) называется первообразной для функции f(x) на некотором промежутке изменения переменной , если существует производная F′(x) при любых x из рассматриваемого промежутка и F′(x) = f(x).

Понятие неопределенного интеграла

Неопределенным интегралом от функции f(x) называется множество всех первообразных для этой функции.

Обозначение: ∫ f(x)dx = F(x) +C, где F(x) – некоторая первообразная для f(x), C – произвольная постоянная,
∫ означает неопределенный интеграл, f(x) называется подынтегральной функцией, f(x)dx – подынтегральным выражением, x – переменной интегрирования.

Свойства неопределенного интеграла

1. Производная от неопределенного интеграла по переменной интегрирования равна подынтегральной функции:

. (1)

2. Дифференциал от неопределенного интеграла равен подынтегральному выражению:

. (2)

3. Неопределенный интеграл от производной от некоторой функции равен сумме этой функции и произвольной постоянной:

(3)

4. Неопределенный интеграл от дифференциала некоторой функции равен сумме этой функции и произвольной постоянной:

(4)

5. Неопределенный интеграл от суммы функций равен сумме неопределенных интегралов от слагаемых:

(5)

6. Постоянный множитель можно выносить за знак неопределенного интеграла:

где – постоянная. (6)

Таблица основных неопределенных интегралов

1.	2.
3.	4.
5.	6.
7.	8.
9.
10.

Пример 1.Найти интеграл .

Преобразуем подынтегральное выражение, а затем воспользуемся свойством 5 и первым табличным интегралом.

5. Замена переменной
в неопределенном интеграле

Введение новой переменной помогает привести заданный интеграл к табличному или сводящемуся к табличному. Общих методов подбора новой переменной не существует. Однако в некоторых случаях могут быть даны следующие рекомендации.

Линейная замена

Интегралы вида упрощаются с помощью замены :

Итак,

(7)

где F – первообразная функции f.

Пример 2.Найти интеграл

Согласно свойству 5, этот интеграл может быть представлен в виде суммы интегралов:

Найдем первый интеграл, упростив его с помощью линейной замены.

Очевидно, что проще было бы избежать введения новой переменной, а воспользоваться формулой (7) и сразу записать:

Пользуясь формулой (7), найдем остальные интегралы:

Окончательно запишем:

Пример 3.Найти интеграл

Преобразуем подынтегральное выражение и с помощью замены переменной сведем этот интеграл к табличному.

Подведение под дифференциал

Если в подынтегральном выражении уже есть дифференциал функции т.е. интеграл имеет вид , то его можно упростить с помощью замены переменной Тогда и получаем: .

Заметим, что в этом случае можно не вводить новую переменную t, а записать интеграл в виде:

. (8)

Формулу (8) называют также формулой подведения под дифференциал.

Пример 4.Найти интеграл .

Пример 5.Найти интеграл

Пример 6.Найти интеграл

Пример 7.Найти интеграл

Пример 8.Найти интеграл .

Пример 9.Найти интеграл .

6. Интегрирование по частям
в неопределенном интеграле

Метод интегрирования по частям основан на формуле

. (9)

Применение этой формулы целесообразно тогда, когда интеграл в правой части формулы проще, чем исходный интеграл. В некоторых случаях необходимо применять формулу несколько раз. В частности, этим методом пользуются для нахождения интегралов вида

(10)

и (11)

где -многочлен степени k, .

Также с помощью интегрирования по частям находятся интегралы вида

(12)

В общем случае за u обозначается та функция, которая упрощается при дифференцировании, а за v – та, которая упрощается при интегрировании. Так, в интегралах вида (10) за u необходимо обозначать поскольку при дифференцировании этой функции происходит понижении степени (функция «упрощается»).