Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Praktika_neopredel_integral_1_5

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
18.03.2015
Размер:
1.22 Mб
Скачать

Решение. В

нашем случае R(sinx, cosx) =cos 2 x sin3 x , R(sinx, cosx)=

cos 2 x sin x 3

cos 2 x sin3 x =-R(sinx,cosx), поэтому применяем подстановку

t сosx :

cos 2 x sin3 xdx cos 2 x 1 cos 2 x d cos x t 2 1 t 2 dt

= t2dt t4dt

t3

 

 

t5

C

1

cos3

x

1

cos5

x C .

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

Пример 9.4. Найти интеграл cos3

x sin2 xdx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Здесь функция R(sinx, cosx) = cos3

x sin2

x нечетна по косинусу, поэтому

применяем подстановку t sin x :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos3 x sin2 xdx sin2 x 1 sin 2 x d sin x t 2

1 t 2 dt

 

= t 2 dt t 4 dt

t 3

 

t 5

C

1

sin3

x

1

sin5

x C .

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

3

5

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Подстановка t = tgx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если же функция R(sinx, cosx)

четна

и

по синусу, и по

косинусу, т.е.

R( sin x, cos x) R(sin x,cos x)

 

этом

 

случае

функцию

 

R(sin x,cos x)

можно представить в виде R(sin x,cos x) R (sin2

x,cos2 x) ),

то применяют

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

подстановку t tgx и формулы cos2 x

 

1

 

 

 

,sin2 x

tg2 x

 

.

 

1 tg

2

x

1 tg

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 9.5. Найти интеграл

 

 

 

dx

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2

x sin2 х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. В нашем случае подынтегральная функция четна и по синусу и по косинусу, поэтому применяем подстановку t tgx :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

d tgx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

1

 

 

t 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

2

x

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

2

x sin

2

 

 

 

 

 

sin

2

 

 

1 tg

2

x

1

t

2

2

t 1

 

 

 

 

х

1

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

ln

 

tgx 1

 

C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

tgx 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 9.6. Найти интеграл

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x 6sin x cos x 16cos

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

Решение. Подынтегральная функция не изменяется, если одновременно вместо sinx подставить -sinx и вместо cosx подставить -cosx, т.е. выполняется условие R(- sinx, -cosx) = R(sinx, cosx), поэтому применяем подстановку t tgx . Преобразуем подынтегральную функцию:

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x 6sin x cos x 16cos2 x

cos2 x (

sin

2 x

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

16)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 tg2 x)

 

 

 

1

 

 

 

 

 

[t tgx] (1 t 2 )

 

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg2 x 6tgx 16)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2 6t 16

Так как x=arctgt, то dx (arctgt)/ dt

 

 

dt

 

. Имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

dt

 

 

d (t 3)

 

 

 

 

s t 3

 

 

ds

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2 6t 16

(t 3) 2 25

(t 3) 2 5 2

s 2 5 2

 

 

 

 

 

 

 

1

ln

 

s 5

 

C

1

ln

 

t 2

 

 

C

 

1

ln

tgx 2

 

C.

 

 

 

 

 

 

 

 

s 5

 

t 8

 

 

tgxs 8

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

10

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Интегрирование произведений синусов и косинусов различных аргументов.

Интегралы вида

s in ax s in bxdx, s in ax cosbxdx, cos ax cosbxdx

сводятся к более простым с помощью тригонометрических формул:

s in ax s in bx

cos ax cosbx

s in ax cosbx

12 cos a b x cos a b x , 12 cos a b x cos a b x , 12 sin a b x sin a b x .

Пример 9.7. Найти интеграл sin2xcos6xdx .

Решение. Преобразуем подынтегральную функцию:

s in 2xcos6x 12 sin 2х 6х sin 2х 6х = 12 sin8x sin4x . Значит,sin2xcos6xdx = 12 sin8xdx 12 sin4xdx 18 cos4x 161 cos8x C.

Пример 12.10 Найти интеграл sin2 x sin 6 xdx

Решение. Преобразуем подынтегральную функцию:

s in 2x sin 6x 12 cos 2х 6х cos 2х 6х = 12 cos 4x cos 8x .

Значит, sin2 x sin 6 xdx = 12 cos 4xdx 12 cos 8xdx 18 sin4x

161 sin8x C.

Пример 9.8. Найти интеграл cos 2 x cos 6 xdx .

Решение. Преобразуем подынтегральную функцию: cos 2 x cos 6 x

12 cos 2х 6х cos 2х 6х = 12 cos 4x cos 8x . Значит,

cos 2 x cos 6 xdx = 12 cos 4xdx 12 cos 8xdx 18 sin 4x 161 sin 8x C.

5. Интегрирование произведений целых степеней синусов и косинусов

Интегралы вида sinm xcosn xdx , где m или n является нечетным

положительным числом, вычисляются с помощью подстановки t sinx , если n - нечетное число, и с помощью подстановки t cosx , если m - нечетное число. На практике можно обойтись без соответствующей замены за счет поднесения cosx (если m - нечетное число) или sin x (если n - нечетное число).

Пример 9.9. Найти интеграл sin3 xcosxdx .

Решение. Применим подстановку t sinx , так как n=1-нечетное число:

sin3 xcosxdx = sin3 xd sinx t 3dt

t 4

C

1

sin4 x C . Так как m=3-

 

 

4

 

4

 

нечетное число, то можно применить также подстановку t cosx . В этом случае интеграл запишется в виде: sin3 xcosxdx t cosx, dt sinxdx =─

sin2 xcosxd cosx =- 1 cos2 x cosxd cosx =- 1 t 2 tdt =

-t t 3 dt 12 t 2 14 t4 C 14 cos4 x 12 cos2 x C.

Интегралы sinm xcosn xdx , где m, n- целые четные неотрицательное числа,

вычисляются

с

помощью

формул

понижения

степени

 

sin2 x

1 cos2x

, cos2 x

1 cos2x

.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

Пример 9.9. Найти интеграл Sin2 xCos2 xdx .

 

Решение. sin2 xcos2 xdx

 

 

1 cos2x 1 cos2x

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 2x dx

 

 

dx

 

 

 

cos2 2xdx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

4

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

1

х

1

 

1 cos4x

dx

1

х

1

 

dx

 

1

cos4xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

4

 

2

 

 

4

 

 

8

 

 

 

8

 

 

 

dx =

18 х 321 sin4x C.

Упражнения.

1.sin x cos xdx .

2.cos2 x sin2 x dx .

3.sin5 xdx .

4.sin x cos5 xdx

5.sin x sin 3x dx.

sin3 x dx.

6.cos4 x

Ответ:

 

1

 

cos 2 x C .

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

1

 

 

 

sin 2 x C .

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

2

 

 

cos3

x

1

 

cos5

x cos x C .

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

Ответ:

 

 

1

cos6 x C .

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

1

sin 2 x

1

sin 4 x C .

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C .

Ответ:

 

3 cos3

x

cos x

7.(sin4 x cos4 x)dx.

cosx sin xdx.

8.cosx sin x

sin 2 xdx 9. 1 4 cos2 x .

dx

10. 3 cos x 2sin x .

dx

11. sin x cos x .

 

 

3

 

 

x

 

1

 

sin 4 x C

 

4

16

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

1

 

ln

 

1 sin 2 x

 

C

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Ответ:

1

 

ln 1 4 cos2

x C .

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

arctg

tg

 

 

 

1

C

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

ln

 

 

x

 

C

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

2

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

2

 

 

 

 

.