Как решить пример найти неопределенный интеграл

Простое объяснение принципов решения неопределенных интегралов и 10 наглядных примеров. В каждом примере поэтапный ход решения и ответ.

Алгоритм решения неопределенных интегралов

Неопределённым интегралом функции называется множество всех первообразных этой функции.

    [int f(x)dx = F(x) + C]

Первообразной функции называется такая функция, производная которой равна исходной функции, т.е., если F(x) – первообразная функции f(x), то:

F'(x) = f(x)

Для нахождения интегралов функций, используются свойства интегралов, а также таблица неопределённых интегралов.

Примеры решений неопределенных интегралов

Задача

Вычислить интеграл:

    [int sqrt{x}dx]

Решение

По таблице интегралов находим:

    [int sqrt{x}dx = int x^{frac{1}{2}}dx = frac{x^{frac{3}{2}}}{frac{3}{2}} = frac{2}{3}xsqrt{x} + C]

Ответ

Задача

Вычислить интеграл:

    [int sqrt[3]{x^{2}}dx]

Решение

    [int sqrt[3]{x^{2}}dx = int x^{frac{2}{3}}dx]

По таблице интегралов находим:

    [int x^{frac{2}{3}}dx = frac{x^{frac{5}{3}}}{frac{5}{3}} + C = frac{3sqrt[3]{x^{5}}}{5} + C]

Ответ

    [int sqrt[3]{x^{2}}dx = frac{3sqrt[3]{x^{5}}}{5} + C]

Задача

Вычислить интеграл:

    [int frac{dx}{sqrt{x}}]

Решение

По таблице интегралов находим:

    [int frac{dx}{sqrt{x}} = 2sqrt{x} + C]

Ответ

    [int frac{dx}{sqrt{x}} = 2sqrt{x} + C]

Задача

Вычислить интеграл:

    [int 3x^{6}dx]

Решение

Вынося постоянный множитель 3 за знак интеграла, применяем правило интегрирования показательной функции и по таблице интегралов находим:

    [int 3x^{6}dx = 3int x^{6}dx = 3cdotfrac{x^{7}}{7} + C]

Ответ

    [int 3x^{6}dx = 3cdotfrac{x^{7}}{7} + C]

Задача

Вычислить интеграл:

    [int (x^{3} + 2x^{2} + 5x)dx]

Решение

Интеграл суммы равен сумме интегралов, поэтому:

    [int (x^{3} + 2x^{2} + 5x)dx = int (x^{3})dx + int (2x^{2})dx + int (5x)dx]

    [int (x^{3})dx + int (2x^{2})dx + int (5x)dx = frac{x^{4}}{4} + 2cdotfrac{x^{3}}{3} + 5cdotfrac{x^{2}}{2} + C]

    [frac{x^{4}}{4} + 2cdotfrac{x^{3}}{3} + 5cdotfrac{x^{2}}{2} + C = frac{3x^{4} + 8x^{3} + 30x^{2}}{12} + C]

Ответ

    [int (x^{3} + 2x^{2} + 5x)dx = frac{3x^{4} + 8x^{3} + 30x^{2}}{12} + C]

Задача

Вычислить интеграл:

    [int (x^{4} - x^{2} + 4)dx]

Решение

Интеграл суммы равен сумме интегралов, поэтому:

    [int (x^{4} - x^{2} + 4)dx = int (x^{4})dx - int (x^{2})dx + int (4)dx = frac{x^{5}}{5} - frac{x^{3}}{3} + 4x + C]

Ответ

    [int (x^{4} - x^{2} + 4)dx = frac{x^{5}}{5} - frac{x^{3}}{3} + 4x + C]

Задача

Вычислить интеграл:

    [int (sqrt[n]{x} + sqrt[m]{x})dx]

Решение

Интеграл суммы равен сумме интегралов, поэтому:

    [int (sqrt[n]{x} + sqrt[m]{x})dx = int sqrt[n]{x}dx + intsqrt[m]{x}dx]

Преобразуя подынтегральную функцию каждого из интегралов к виду степенной, находим её интеграл по таблице интегралов:

    [int sqrt[n]{x}dx = int {x}^{frac{1}{n}}dx = frac{x^{frac{n + 1}{n}}}{frac{n + 1}{n}} + C = frac{ncdot x^{frac{n + 1}{n}}}{n + 1} + C = frac{n}{n + 1}xsqrt[n]{x} + C]

    [int sqrt[m]{x}dx = int {x}^{frac{1}{m}}dx = frac{x^{frac{m + 1}{m}}}{frac{mn + 1}{m}} + C = frac{mcdot x^{frac{m + 1}{m}}}{m + 1} + C = frac{m}{m + 1}xsqrt[m]{x} + C]

    [int (sqrt[n]{x} + sqrt[m]{x})dx = frac{n}{n + 1}xsqrt[n]{x} + frac{m}{m + 1}xsqrt[m]{x} + C]

Ответ

    [int (sqrt[n]{x} + sqrt[m]{x})dx = frac{n}{n + 1}xsqrt[n]{x} + frac{m}{m + 1}xsqrt[m]{x} + C]

Задача

Вычислить интеграл от дроби:

    [int (frac{1}{x} + frac{1}{x^{3}})dx]

Решение

Интеграл суммы равен сумме интегралов:

    [int (frac{1}{x} + frac{1}{x^{3}})dx = int frac{1}{x}dx + frac{1}{x^{3}}dx]

    [int frac{1}{x}dx = int frac{dx}{x} = ln{x} + C]

    [frac{1}{x^{3}}dx = -frac{1}{2x^{2}} + C]

    [int (frac{1}{x} + frac{1}{x^{3}})dx = ln{x} - frac{1}{2x^{2}} + C]

Ответ

    [int (frac{1}{x} + frac{1}{x^{3}})dx = ln{x} - frac{1}{2x^{2}} + C]

Задача

Вычислить интеграл:

    [int (cos{x} + 5sin{x})dx]

Решение

Интеграл суммы равен сумме интегралов, поэтому:

    [int (cos{x} + 5sin{x})dx = int cos{x}dx + int 5sin{x}dx]

Далее найдём каждый интеграл суммы:

    [int cos{x}dx = sin{x} + C]

    [int 5sin{x}dx = -5cos{x} + C]

    [int (cos{x} + 5sin{x})dx = sin{x} - 5cos{x} + C]

Ответ

    [int (cos{x} + 5sin{x})dx = sin{x} - 5cos{x} + C]

Задача

Вычислить интеграл:

    [int frac{dx}{7x - 1}]

Решение

    [int frac{dx}{7x - 1} = frac{1}{7}intfrac{7dx}{7x -1} = frac{1}{7}ln|7x - 1| + C]

Ответ

    [int frac{dx}{7x - 1} = frac{1}{7}ln|7x - 1| + C]

Матан — самое сильное колдунство на сегодняшний день.

Лурк

Мы остались с ним в пустом классе и он медленно начал объяснять мне, как правильно брать разные интегралы разными способами. И вот уже в конце нашего первого занятия он предложил мне взять мой первый в жизни интеграл. Но как только я его увидела, я жутко испугалась и убежала.

Сайт МИФИ

Два математика в ресторане поспорили, насколько хорошо знают математику большинство людей. Один (пессимист) утверждал, что большинство ее вообще не знает, а другой (оптимист) — что хоть и не много, но знают. Когда пессимист отошел в туалет, оптимист подозвал симпатичную официантку-блондинку и говорит:

— Когда мой коллега вернется, я задам вам вопрос. Суть не важна.

Все, что вы должны сделать — это сказать «Треть икс куб».

— Как-как? Третий скуп? — переспрашивает официантка?

— Да нет, Треть Икс Куб, Понятно?

— А-а! Третик скуп? — повторяет официантка.

— Да, да. Это все о чем я вас прошу.

Официантка уходит твердя про себя как заклинание фразу «Третик скуп».

Тут возвращается пессимист. Оптимист говорит — давай спросим у нашей официантки чему равен какой-нибудь простенький интеграл. Пессимист со смехом соглашается. Оптимист вызывает официантку и спрашивает:

— Извините, вы не помните чему равен интеграл от x^2 по dх?

— Треть икс куб… — отвечает официантка.

Пессимист сильно удивляется, на что официантка добавляет:

— А хули ты удивляешься, блять? Училась по гайдам с ДТФ.

Все очень просто. Глядим на эту картинку:

Да, это скриншот с Word. Криворукие программисты сайта дтф за десять лет так и не прикрутили поддержку формул в постах.

Слева от знака равно находится то, что тебе дано изначально. Функция1 — это функция, зависящая от х. Функция2 — это то, что тебе нужно получить из функции1 путем математических манипуляций. Получил? Молодец, даже инспектор Гаджет не справился бы лучше. Теперь прибавь к этому буковку «С» и ответ готов. Тебе не нужно знать, что такое dx, что такое С и вообще теорию интегралов, тебе достаточно знать правила преобразования функции1 в функцию2, чтобы получить 2 на контрольной. И в этом посте я дам тебе такие правила.

Теперь смотрим на эту картинку:

Хочешь стать самым крутым? Придется выучить эту срань.

Тебе всего лишь нужно привести функцию1 к какому-нибудь пункту из этой таблицы. А дальше просто смотришь в нее и пишешь ответ. И «С» не забудь.

Готов к потере интегральной девственности? Вот первый пример:

Такое даже Буратино может решить в уме.

Запоминаем:

  • Интеграл от суммы (разности) равен сумме (разности) интегралов.
  • Если перед подынтегральной функцией стоит константа, то ее можно вынести за знак интеграла.

Применяя оба правила на практике получаем:

Распад исходного интеграла на более мелкие является крупнейшей геоматематической катастрофой этого блога.

Для решения первых двух интегралов используем пункт 3 из таблицы. Вместо n нужно подставить соответствующие значения (n=2 для первого случая, n=1 для второго). Для третьего интеграла — пункт 2 из таблицы. И получается вот что:

Кто-то может сказать, что у нас сумма 3 разных интегралов, а, соответственно, сумма трех разных С. Но С — это любое число, а сумма трех любых чисел дает любое число.

Как привлечь внимание дурака? Читай дальше.

Сейчас мы этот интеграл почленно делить будем. Вот:

По статистике, 85% аудитории Доты 2 не поняло, что произошло.

Ну первый интеграл ты знаешь как решать, если не анимешник. Второй интеграл — табличный, пункт 4. А теперь самостоятельная работа. Закончи пример и дай ответ.

Дай ответ

Не дам

0

1

Иди нахуй + С

Показать результаты

Переголосовать

Проголосовать

Молодец, что не забыл С. Идем дальше.

По статистике, 96% анимешников не понимают, что изображено на картинке.

Вообще-то интеграла от sin2x в таблице нет. Придется делать замену переменной. А для этого придется все-таки узнать, что такое dx.

Обзовем 2x как u. А теперь магия: du=2dx, значит dx =1/2du. Кто не понял, я просто взял производную по х от u и приписал в конце dx. Подставляем всю эту хрень в исходный интеграл и получаем:

А это, дамы и господа, база под номером 7 в списке баз. Получив косинус и вернув х вместо u, получаем базированный ответ:

Изучим решение интегралов по частям (по-Питерски).

Нижняя строчка означает, что u и v — это какие-то функции от х.

Применять данный метод надо, когда у нас произведение двух разных функций под интегралом. Пример:

U это х, а dv это sin(x)dx. Теперь нужно найти du и v, чтобы у нас были все элементы формулы. Раз u=x, то du=dx. Если dv=sin(x)dx, то v=-cos(x) (это я небольшой интегральчик взял). Подставляем в формулу выше:

Ну интеграл от косинуса ты знаешь где искать. Окончательный ответ:

Готов к полному пиздецу?

Полный пиздец как он есть.

Применим метод, который в нашей семье передается из поколения в поколение — метод неопределенных коэффициентов. Бачим сюда:

Ловко, да? Все, что нам нужно — это найти эти а, б и с. Дальше интеграл распадется на три табличных.

Мысль понятна?

Я смотрю аниме

Да

Показать результаты

Переголосовать

Проголосовать

Это мы коммунистическим путем привели левую часть к общему знаменателю.

Теперь можно и сократить знаменатели.

Надо раскрыть скобки.

Ну тут даже камню понятно, что: а+б+с=1; 5а+2б+с=-19; 6а-3б-2с=6. Решается оно так:

Ну а теперь:

Глядим на пункт 4 в таблице и получаем (если что dx и d(x+3) это одно и тоже):

Модуль ставить обязательно. Ты же помнишь, что функция под логарифмом всегда должна быть больше нуля?

Вот и все. Полученных знаний тебе хватит, чтобы не обосраться на первой контрольной и слегка обосраться на второй.

Содержание:

  1. Неопределённый интеграл
  2. Свойства неопределённого интеграла
  3. Основные формулы интегрирования (таблица интегралов)
  4. Таблица основных интегралов
  5. Непосредственное интегрирование
  6. Интегрирование методом подстановки (замена переменной)
  7. Интегрирование по частям
  8. Интегралы от функций, которые содержат квадратный трёхчлен
  9. Интегрирование рациональных функций
  10. Неопределенный интеграл и его определение
  11. Интеграл постоинной и степенной функции
  12. Свойства неопределенного интеграла
  13. Интегралы тригонометрических функций
  14. Задания на нахождение постоянной интегрирования
  15. Задания на реальную жизненную ситуацию
  16. Пример задачи на прирост населения

Неопределённый интеграл

Неопределённый интеграл — это совокупность всех первообразных данной функции.

Понятие неопределённого интеграла:

Дифференцирование — это действие, с помощью которого по данной функции находят производную или дифференциал данной функции.

Нахождение производной имеет большое практическое значение. Так, по известному закону движения тела Неопределенный интеграл с примерами решения мы дифференцированием находим скорость Неопределенный интеграл с примерами решения, а позже и ускорение Неопределенный интеграл с примерами решения; если задано равенство прямой Неопределенный интеграл с примерами решения, то легко вычислить угловой коэффициент касательной, проведённой к данной кривой: Неопределенный интеграл с примерами решения.

Важными являются обратные задачи, например:

а) известна скорость движения тела, установить закон его движения.

б) дан угловой коэффициент касательной к кривой, найти уравнение этой кривой.

Иначе говоря, по данной производной надо найти функцию, от которой найдена эта производная, то есть выполнить действие обратное дифференцированию. Это действие называют интегрированием. С помощью интегрирования по данной производной или дифференциалом функции находят саму функцию, которую называют первоначальной.

Дифференцированная функция Неопределенный интеграл с примерами решения называется первоначальной для функции Неопределенный интеграл с примерами решения на промежутке Неопределенный интеграл с примерами решения, если Неопределенный интеграл с примерами решения для каждого Неопределенный интеграл с примерами решения.

Так, для функции Неопределенный интеграл с примерами решения первоначальной является функция Неопределенный интеграл с примерами решения, поскольку Неопределенный интеграл с примерами решения Отметим, что данная функция имеет не единственную первоначальную. Например, функция Неопределенный интеграл с примерами решенияНеопределенный интеграл с примерами решения которые отличаются только на постоянную, тоже удовлетворяют условие  Неопределенный интеграл с примерами решения

Докажем теорему: если Неопределенный интеграл с примерами решения — первоначальна для Неопределенный интеграл с примерами решения на некотором промежутке, то и функция Неопределенный интеграл с примерами решения, где Неопределенный интеграл с примерами решения любая постоянная, также является первоначальной для функции  Неопределенный интеграл с примерами решения на этом промежутке.

Доказательство:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Следовательно, достаточно найти для функции Неопределенный интеграл с примерами решения только одну первоначальную функцию Неопределенный интеграл с примерами решения, чтобы найти все её первоначальные, так как она отличаются одна от другой только на постоянную величину С.

Совокупность Неопределенный интеграл с примерами решения всех первоначальных функций Неопределенный интеграл с примерами решения на интервале Неопределенный интеграл с примерами решения называют неопределённым интегралом от функции Неопределенный интеграл с примерами решения на этом интервале и обозначают Неопределенный интеграл с примерами решения.

Тут Неопределенный интеграл с примерами решения подынтегральное выражение,  Неопределенный интеграл с примерами решения — подынтегральная функция, х— переменная интегрирования, С— произвольная постоянная.

Например:Неопределенный интеграл с примерами решения

Геометрически выражение Неопределенный интеграл с примерами решения можно изобразить как семейство кривых, полученных параллельным переносом любой из них вдоль оси OY (рис. 1).

Неопределенный интеграл с примерами решения

Если функция f(х) имеет на некотором промежутке хотя бы одну первоначальную, то её называют интегрированной на этом промежутке.

Свойства неопределённого интеграла

1. Производная неопределённого интеграла равна подынтегральной функции; дифференциал неопределённого интеграла равный подынтегральному выражению:

Неопределенный интеграл с примерами решения

2. Неопределённый интеграл от дифференциала функции равный этой функции:

Неопределенный интеграл с примерами решения

3. Постоянный множитель можно вынести за знак интервала:

Неопределенный интеграл с примерами решения

4. Неопределённый интеграл от алгебраической суммы функции равный такой же самой алгебраической сумме неопределённых интегралов от каждой функции:

Неопределенный интеграл с примерами решения

5. Если функция F(х) является первоначальной для f(х), где k и b произвольные числа (Неопределенный интеграл с примерами решения), то

Неопределенный интеграл с примерами решения

Для доказательства свойств 1 — 5 достаточно найти производные обоих частей равенства.

Например, докажем свойство 4:

Неопределенный интеграл с примерами решения

и производная левой части

Неопределенный интеграл с примерами решения

Основные формулы интегрирования (таблица интегралов)

Из каждой формулы дифференцирования выходит соответствующая её формула интегрирования. Например, с того, что Неопределенный интеграл с примерами решения, следует равенство

Неопределенный интеграл с примерами решения

Таблица основных интегралов

Неопределенный интеграл с примерами решения

Справедливость этих формул легко проверить дифференцированием.

Непосредственное интегрирование

Под непосредственным интегрированием понимают такой способ нахождения интеграла, когда путём тождественных преобразований подынтегральных функций и использованием свойств неопределённого интеграла приходим к одному или нескольким табличным интегралам.

Пример 1. Найти интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Используем свойство степени с отрицательным показателем Неопределенный интеграл с примерами решения и найдём неопределённый интеграл от степенной функции:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ: Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 2. Найти интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Используем свойство степени с дробным показателем Неопределенный интеграл с примерами решения и найдём неопределённый интеграл от степенной функции:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 3. Найти интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Используем свойство степени с дробным показателем и правилом умножения степени с одинаковыми основами Неопределенный интеграл с примерами решения

Найдём неопределённый интеграл от степенной функции:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 4. Найти интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Используем свойства степени с дробным показателем, правила действий над степенями с одинаковыми основами и найдём интеграл от каждого слагаемого отдельно:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 5. Найти интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Откроем скобки по формуле Неопределенный интеграл с примерами решения и неопределённый интеграл от полученной алгебраической суммы функций заменим такой же алгебраической суммой неопределённых интегралов от каждой функции:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 6. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения 

Решение: Для нахождения интеграла воспользуемся формулой Неопределенный интеграл с примерами решенияи свойствами неопределённого интеграла:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

В практике интегрирования часто встречаются интегралы, для нахождения которых можно использовать формулы, которые вытекают из свойства 5:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Так, при нахождении Неопределенный интеграл с примерами решения можно использовать формулу:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Интегрирование методом подстановки (замена переменной)

Если интеграл невозможно привести к табличному с помощью элементарных преобразований, то одним из способов интегрирования является метод подстановки (замены переменной).

Суть метода подстановки заключается в следующем: заменяют новую переменную на такую часть подынтегральной функции, при дифференцировании которой получаем ту часть, что осталась (не учитывая постоянного множителя, на который всегда можно перемножить или разделить соответствующее выражение). В результате введения замены подынтегральное выражение должно принять вид:

Неопределенный интеграл с примерами решения

что позволяет привести интеграл к табличному виду.

Пример 7. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Сделаем подстановку Неопределенный интеграл с примерами решения

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Припер 8. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Припер 9. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Пусть Неопределенный интеграл с примерами решения тогда Неопределенный интеграл с примерами решения Далее получим:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 10. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Пусть Неопределенный интеграл с примерами решения, тогда Неопределенный интеграл с примерами решения отсюда Неопределенный интеграл с примерами решения Получаем:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ: Неопределенный интеграл с примерами решения

Интегрирование по частям

Выведем формулу интегрирования по частям. Известно, что:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Как видим, нахождениеНеопределенный интеграл с примерами решения сводится к нахождению Неопределенный интеграл с примерами решения, который должен выявиться больше простым или табличным интегралом.

При использовании метода интегрирования по частям подынтегральную функцию представляют в виде произведения двух множителей u и dv, и находят du и v. Если полученный интегралНеопределенный интеграл с примерами решения окажется сложным, то можно попробовать поменять значения u и dv. Для удобства выражения u, dv, du, v оформляют в виде таблицы. 

Метод интегрирования по частям часто используют при интегрировании функций, которые содержат произведение, логарифмы и обратные тригонометрические функции.

Пример 11. Найти интеграл:Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 12. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 13. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Интегралы от функций, которые содержат квадратный трёхчлен

Неопределенный интеграл с примерами решения

Для нахождения указанных интегралов квадратный трёхчлен преобразуют в квадратный двучлен, выделяя полный квадрат  

Неопределенный интеграл с примерами решения

Такие представления подынтегрального выражения позволяет свести искомые интегралы к табличным или к интегралам вида 

Неопределенный интеграл с примерами решения

Приведём примеры.

Пример 14. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Выделим из квадратного трёхчлена полный квадрат

Неопределенный интеграл с примерами решения

тогда интеграл приобретёт вид

Неопределенный интеграл с примерами решения

Выведем замену: Неопределенный интеграл с примерами решения, получим

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 15. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Выделим из квадратного трёхчлена полный квадрат

Неопределенный интеграл с примерами решения

и введём замену Неопределенный интеграл с примерами решения Тогда

Неопределенный интеграл с примерами решения

Первый из полученных интегралов, Неопределенный интеграл с примерами решения, табличный

Неопределенный интеграл с примерами решения

а второй, Неопределенный интеграл с примерами решения, находим замену Неопределенный интеграл с примерами решения

Неопределенный интеграл с примерами решения

Вернёмся к переменной х и запишем результат

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ: Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 16. Найти интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Выделим полный квадрат из квадратного трёхчлена

Неопределенный интеграл с примерами решения

и введём замену Неопределенный интеграл с примерами решения; получим

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 17. Найти интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Выделим из квадратного трёхчлена полный квадрат

Неопределенный интеграл с примерами решения

и введём замену Неопределенный интеграл с примерами решения. Тогда

Неопределенный интеграл с примерами решения

Первый интеграл, Неопределенный интеграл с примерами решения, находим введя замену

Неопределенный интеграл с примерами решения

Второй интеграл является табличным

Неопределенный интеграл с примерами решения

Подставим найденные интегралы и вернёмся к переменной х, получим

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ:Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 18. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Выделяем полный квадрат в подкоренном выражении

Неопределенный интеграл с примерами решения

теперь используя уже известные формулы интегрирования, и положив Неопределенный интеграл с примерами решения вычисляем

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ: Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 19. Найти интеграл: Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Выделяем полный квадрат в подкоренном выражении

Неопределенный интеграл с примерами решения

теперь используя уже известные формулы интегрирования, и положив Неопределенный интеграл с примерами решения вычисляем

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ: Неопределенный интеграл с примерами решения

Интегрирование рациональных функций

Целая рациональная функция — это многочлен, который интегрируется непосредственно:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Интеграл от дробной рациональной функции Неопределенный интеграл с примерами решения многочлены, можно выразить через элементарные функции путём разложения на слагаемые, если степень числителя меньше степени знаменателя. Такую рациональную дробь называют правильной, в других случаях — неправильной дробью. Неправильная рациональная дробь всегда можно преобразовать в правильную, разделив числитель на знаменатель.

Правильную рациональную дробь можно разложить на слагаемые следующих двух видов:

Неопределенный интеграл с примерами решения

где m, n — целые положительные числа.

Для разложения правильной рациональной дроби Неопределенный интеграл с примерами решения на слагаемые необходимо:

1. Разложить знаменатель Неопределенный интеграл с примерами решения на простейшие действительные множители, то есть записать в виде

Неопределенный интеграл с примерами решения

2. Записать схему разложения дроби на элементарные слагаемые

Неопределенный интеграл с примерами решения

где Неопределенный интеграл с примерами решения неизвестные постоянные. Слагаемых с соответствующими знаменателями столько, какая степень каждого множителя в разложении Неопределенный интеграл с примерами решения

3. Освободиться от знаменателей, умножив обе части на Неопределенный интеграл с примерами решения

4. Составить систему уравнений относительно неизвестных

Неопределенный интеграл с примерами решения

приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях х в обоих частях.

6. Полученные в разложении дроби приводятся к интегралам типа

Неопределенный интеграл с примерами решения

Интеграл I3 находят по правилам рассмотренным в параграфе.

Пример 20. Найти интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: Выполним действия согласно приведённой схеме:

1) разложим знаменатель на простейшие действительные множители:

Неопределенный интеграл с примерами решения

2) запишем схему разложения подынтегральной дроби на элементарные слагаемые

Неопределенный интеграл с примерами решения

3) освободимся от знаменателей, умножив обе части на Неопределенный интеграл с примерами решения

Неопределенный интеграл с примерами решения

4) составим систему равенств для определения неизвестных А, В, В1, приравняв коэффициенты при одинаковых степенях х:

Неопределенный интеграл с примерами решения

5) решим полученную систему:

Неопределенный интеграл с примерами решения

6) запишем разложение подынтегральной функции на элементарные слагаемые и проинтегрируем

Неопределенный интеграл с примерами решения

Ответ: Неопределенный интеграл с примерами решения

Пример 21. Найти интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение:

1) разложим знаменатель на простейшие действительные множители:

Неопределенный интеграл с примерами решения

2) запишем схему разложения подынтегральной дроби на элементарные слагаемые

Неопределенный интеграл с примерами решения

3) освободимся от знаменателей, умножив обе части на Неопределенный интеграл с примерами решения

Неопределенный интеграл с примерами решения

4) составим систему равенств для определения неизвестных Неопределенный интеграл с примерами решения, приравняв коэффициенты при одинаковых степенях х:

Неопределенный интеграл с примерами решения

5) решим полученную систему: Неопределенный интеграл с примерами решения

6) запишем разложение подынтегральной функции на элементарные слагаемые и проинтегрируем

Неопределенный интеграл с примерами решения

Интеграл I запишем в виде

Неопределенный интеграл с примерами решения

Неопределенный интеграл с примерами решения

Неопределенный интеграл и его определение

Определение. Множество всех первообразных для функции Неопределенный интеграл с примерами решения называется неопределенным интегралом, обозначается Неопределенный интеграл с примерами решения и читается как «интеграл эф от икс де икс».

Если функция Неопределенный интеграл с примерами решения является одной из первообразных для Неопределенный интеграл с примерами решения, то по определению Неопределенный интеграл с примерами решения.

Здесь Неопределенный интеграл с примерами решения — знак интеграла, Неопределенный интеграл с примерами решения — подынтегральная функция, Неопределенный интеграл с примерами решения — переменная интегрирования, Неопределенный интеграл с примерами решения — постоянная интегрирования. За переменную интегрирования можно принять любую переменную. Нахождение функции по производной называется интегрированием.

Задача пример №124

По определению найдите неопределенные интегралы.

Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Так как: Неопределенный интеграл с примерами решения

Задача пример №125

Найдите интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения.

Решение:

подумаем, производной какой функции является функция Неопределенный интеграл с примерами решения. Например, известно, что производной функции Неопределенный интеграл с примерами решения является функция Неопределенный интеграл с примерами решения. Значит, множителем искомой функции является дробь Неопределенный интеграл с примерами решения, которая потом сократиться с коэффициентом 4 и получится Неопределенный интеграл с примерами решения. Такой функцией является функция Неопределенный интеграл с примерами решения. Значит, Неопределенный интеграл с примерами решения

Интеграл постоинной и степенной функции

Интеграл постоянной: Неопределенный интеграл с примерами решения

Интеграл степенной функции

Неопределенный интеграл с примерами решения

Неопределенный интеграл с примерами решения

Задача пример №126

Найдите неопределенный интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение:

Неопределенный интеграл с примерами решенияНеопределенный интеграл с примерами решения

Задача пример №127

Найдите общий вид первообразных функции Неопределенный интеграл с примерами решения.

Решение:

Так как функция Неопределенный интеграл с примерами решения одна из первообразных функции Неопределенный интеграл с примерами решения , то одна из первообразных функции Неопределенный интеграл с примерами решения будет Неопределенный интеграл с примерами решения. Тогда общий вид первообразных имеет вид: Неопределенный интеграл с примерами решения. Значит, Неопределенный интеграл с примерами решения.

Свойства неопределенного интеграла

При интегрировании используют следующие свойства:

1. Неопределенный интеграл с примерами решения

2. Неопределенный интеграл с примерами решения

3. Неопределенный интеграл с примерами решения

4. Неопределенный интеграл с примерами решения

5. Неопределенный интеграл с примерами решения

Задача пример №128

Найдите интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения.

Решение:

Неопределенный интеграл с примерами решенияНеопределенный интеграл с примерами решения

В отличии от произвордной, у интеграла нет формулы для интегрирования произведения и частного. Поэтому, если это возможно, функцию представляют в виде суммы или разности, а потом находят первообразную.

Задача пример №129

Найдите первообразную функции Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение:

запишем заданную функцию в виде Неопределенный интеграл с примерами решения

Тогда получим, Неопределенный интеграл с примерами решения

Интегралы показательной функции и функции Неопределенный интеграл с примерами решения

Интеграл показательной функции Неопределенный интеграл с примерами решения

Интеграл функции Неопределенный интеграл с примерами решения :

При Неопределенный интеграл с примерами решения Неопределенный интеграл с примерами решения

При Неопределенный интеграл с примерами решения Неопределенный интеграл с примерами решения

При Неопределенный интеграл с примерами решения в любом промежутке Неопределенный интеграл с примерами решения

В общем случае: Неопределенный интеграл с примерами решения

Задача пример №130

Найдите неопределенные интегралы: a) Неопределенный интеграл с примерами решения; b) Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение: a) Неопределенный интеграл с примерами решения b) Неопределенный интеграл с примерами решения

Интегралы тригонометрических функций

Неопределенный интеграл с примерами решения

Задача пример №131

Найдите интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения

Решение:

Неопределенный интеграл с примерами решения

При интегрировании тригонометрических функций удобно использовать тригонометрические тождества.

Задача пример №132

Найдите первообразную функции Неопределенный интеграл с примерами решения.

Решение:

Так как Неопределенный интеграл с примерами решения, то Неопределенный интеграл с примерами решения

Задача пример №133

Вычислите интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения.

Решение:

Воспользуемся тождеством Неопределенный интеграл с примерами решения. Тогда, Неопределенный интеграл с примерами решения

Задача пример №134

Найдите интеграл Неопределенный интеграл с примерами решения.

Решение:

Воспользуемся формулой Неопределенный интеграл с примерами решения:

Неопределенный интеграл с примерами решенияНеопределенный интеграл с примерами решенияНеопределенный интеграл с примерами решенияНеопределенный интеграл с примерами решенияНеопределенный интеграл с примерами решения

Задания на нахождение постоянной интегрирования

Задача пример №135

Найдите первообразную функции Неопределенный интеграл с примерами решения, график которой проходит через точку: а) М(2;2); Ь) Р(-1;3).

Решение:

Сначала запишем общий вид первообразных функции Неопределенный интеграл с примерами решения на промежутке Неопределенный интеграл с примерами решения.

a) По условию Неопределенный интеграл с примерами решения. Тогда Неопределенный интеграл с примерами решения, отсюда Неопределенный интеграл с примерами решения = -2. Значит, первообразная функции Неопределенный интеграл с примерами решения, график которой проходит через точку М(2;2), имеет вид Неопределенный интеграл с примерами решения.

Неопределенный интеграл с примерами решения

b) По условию Неопределенный интеграл с примерами решения. Тогда 1 + Неопределенный интеграл с примерами решения = 3, отсюда Неопределенный интеграл с примерами решения = 2. Значит, первообразная функции Неопределенный интеграл с примерами решения, график которой проходит через точку Р(-1;3), имеет вид: Неопределенный интеграл с примерами решения.

Задания на реальную жизненную ситуацию

Задача пример №136

Движение. Скорость мяча, брошенного с высоты 1 м вверх, можно выразить как Неопределенный интеграл с примерами решения. Здесь Неопределенный интеграл с примерами решения показывает время в секундах. Запишите функцию, которая позволит найти на какой высоте находится мяч через Неопределенный интеграл с примерами решения секунд после начала движения и найдите на какой высоте окажется мяч на 2 секунде.

Решение:

так как Неопределенный интеграл с примерами решения, то для функции Неопределенный интеграл с примерами решения неопределенным интегралом является функция Неопределенный интеграл с примерами решения:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Как можно найти постоянную Неопределенный интеграл с примерами решения?

Мяч брошен с высоты 1 м. Т.е. в момент Неопределенный интеграл с примерами решения мяч находился на высоте 1 м и Неопределенный интеграл с примерами решения = 1. Тогда 1 = -4,9 • 0 +12 • 0 + Неопределенный интеграл с примерами решения, отсюда Неопределенный интеграл с примерами решения = 1. Значит, в момент Неопределенный интеграл с примерами решения высоту на которой находится мяч, можно найти по формуле Неопределенный интеграл с примерами решения. При Неопределенный интеграл с примерами решения = 2 получим

Неопределенный интеграл с примерами решения. Т.е. в момент Неопределенный интеграл с примерами решения = 2 секундам мяч будет находится на высоте 5,4 м.

Пример задачи на прирост населения

Статистические исследования показывают, что при помощи отношения Неопределенный интеграл с примерами решения можно найти прирост городского населения за год. Здесь Неопределенный интеграл с примерами решения показывает количество лет после 1960 года, Неопределенный интеграл с примерами решения — численность населения в данный (Неопределенный интеграл с примерами решения-ый) год в тыс. человек. Если в 1990 году в городе было 820 тыс. человек, то сколько, приблизительно, тыс. человек будет в городе в 2020 году?

Решение:

найдем первообразную для функции Неопределенный интеграл с примерами решения, показывающую численность населения, соответствующую функции Неопределенный интеграл с примерами решения:

Неопределенный интеграл с примерами решения

Теперь найдем постоянную Неопределенный интеграл с примерами решения.

Например, по условию при Неопределенный интеграл с примерами решения = 30 (1960 — 1990) численность населения достигла 820 тыс. человек. Подставим (30; 820) в формулу функции. Неопределенный интеграл с примерами решения. Тогда Неопределенный интеграл с примерами решения.

Численность населения в 2020 году соответствует значению функции Неопределенный интеграл с примерами решения в Неопределенный интеграл с примерами решения = 60: Неопределенный интеграл с примерами решения

Т.е. в 2020 году численность городского населения будет приблизительно равна 1979800 человек.

Эта лекция взята из раздела решения задач по математике, там вы найдёте другие лекци по всем темам математики:

Другие темы которые вам помогут понять математику:

  • Задачи на экстремумы. Оптимизации
  • Первообразная функция
  • Площадь, ограниченная кривой
  • Определенный интеграл

Лекции:

  • График производной функции
  • Перпендикулярность прямой и плоскости
  • Выпуклость функции
  • Сложение матриц: примеры решения
  • Исследовать функцию на экстремум
  • Модуль комплексного числа
  • Пределы функций примеры решения
  • Найти предел используя правило Лопиталя
  • Решение неравенств
  • Элементы дифференциальной геометрии

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти стоимость электроэнергии за месяц
  • Minecraft как найти арбуза
  • Как найти песню со словами танцуй
  • Как найти ясновидящую в самаре
  • Как найти шарик дома