Praktika_neopredel_integral_1_5
.pdfРешение. 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) |
(в |
|
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 |
|
|
|
|
. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|