Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Интеграл 7.исчисления.pdf
Скачиваний:
34
Добавлен:
04.06.2015
Размер:
1.22 Mб
Скачать

Пример 3.

ππ

cos xdx = sin x 0 = sinπ sin0 = 0.

1

2.5. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННОГО ИНТЕГРАЛА

2.5.1. Замена переменной в определенном интеграле

Теорема. Пусть дан интеграл bf (x)dx , где функция f (x) не-

a

прерывна на [a; b]. Пусть x =ϕ(t), где ϕ(t) - монотонная в некоторой

области D. Если:

1)ϕ(α)= a , ϕ(β)= b, α и β D ;

2)ϕ(t) и ϕ(t ) непрерывны на отрезке [α; β];

3)f (ϕ(t ))определена и непрерывна на отрезке [α; β],

то bf (x)dx = βf (ϕ(t))ϕ(t)dt = βf1 (t)dt .

a

α

α

Замечание 1. Отметим, что при вычислении определенного интеграла с помощью замены переменной, мы не возвращаемся к старой переменной.

Замечание 2. Чаще новую переменную вводят по формуле ψ(x)= t , тогда x =ψ 1(t), находят dx и пересчитывают пределы интегрирования

a ψ(a)

xb ~ t ψ(b).

Пример 4 .

3

x3

2

0

9 x

 

 

 

 

x = 3sin t, dx = 3cos tdt

 

 

= 0

 

dx = x = 0,3sin t = 0, t1

 

 

 

 

x = 3,3sin t = 3,sin t =1, t

2

 

 

 

= = π

2

42

 

π

27 sin 3 t3cos t

π

sin 3

t cos t

 

 

 

π

sin 3 t cos t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt = 27

 

 

 

 

 

 

=

27

 

 

 

 

 

 

dt

=

 

 

 

 

9 9sin

2

t

1 sin

2

t

 

cos t

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 272 (1 cos2

t)sin tdt == −272 (1 cos2

t)d(cos t)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos3 t

 

π

 

 

π

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3 π

 

1

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −27 cos t

 

 

 

 

 

2

= −27 cos

 

 

cos 0

 

cos

 

+

 

 

cos

 

0

 

=

3

 

 

2

3

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=27 1+ 1 = 27 2 =18.

3 3

Пример 5 .

2+4x

 

 

 

 

 

1(t2 2),dx=

1tdt,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=t2, x

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

2

 

 

3 2

 

2

 

 

 

 

3 2

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

dx=

x=0,

t2 =2, t

=

2,

 

 

 

=

(t

 

2)t dt=

(t2

2)dt=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2+4x

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

4 2t

 

8

 

 

0

 

 

t

2

=18,

t2 =3 2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

x=4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3 2

 

 

 

 

 

 

 

4 2

 

 

 

38 2

 

 

19 2

 

 

 

 

 

 

=

1 t

 

 

=

1 54 2

6 2

 

 

=

=

.

 

 

 

 

 

 

 

2t

 

 

 

 

 

+2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 3

2

8

 

3

 

 

 

3

 

 

 

24

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

2.5.2. Интегрирование по частям

Теорема. Если функции u = u( x ) и v = v( x ) непрерывные вместе со своими производными на [a; b], то

b

 

ab

b

 

udv = uv

 

vdu .

a

 

 

a

 

Доказательство. (uv)' = u' v + uv ' .

Интегрируя обе части тождества в пределах от a до b, получим:

b (uv)' dx = b u'vdx + b uv'dx .

a

a

a

43