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

Сборник задач по высшей математике

.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
457.05 Кб
Скачать

 

2x3

 

x2 x 2

 

 

dx

 

dx

 

2

 

dx

 

 

 

(x

1) dx

 

 

(x 1)

2

(x

2

x 1)

x 1

(x 1)

2

x

2

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

 

x 1

 

 

2

 

 

1 ln(x2

x 1)

1

 

arctg 2x 1 c .

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислить интегралы:

2dx

105.x 2 .

dx

107. 2 x .

dx

109. (x 3)5 .

dx

111. (2x 1)7 .

(3x 2) dx

113. x2 4x 5 .

(x 5) dx

115. x2 2x 2 .

(3 x) dx

117. x2 2x 2 .

(2 x) dx

119. x2 6x 10 .

(x 4) dx 121. (x 2)(x 3) .

dx

123. x(x 5) .

(2x 1) dx 125. (x 1)(x 2) .

3dx

106.x 3 .

5dx

108.x 2 .

110.

 

 

 

dx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

(3x 6)

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

112.

 

 

 

dx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

(3x 1)4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

114.

 

(3x 2) dx

 

.

 

 

x

2

4x 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

116.

 

(5x 2) dx

 

.

 

 

x

2

2x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

118.

 

(2x 1) dx

.

 

2

 

 

 

x 2x 2

 

 

120.

 

(2x 5) dx

 

 

 

.

x

2

6x 10

 

 

 

 

 

122.

 

 

(2x 7) dx

 

 

(x 1)(x 2)

 

 

124.

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

3)(x 4)

 

 

126.

 

(3x 2) dx

.

 

 

2

 

 

 

 

2x

x 3

 

 

 

 

 

.

.

11

127.

 

(x 3) dx

.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

6x 7

 

 

 

 

 

129.

 

3x2 2x 3

dx .

 

 

 

 

x

3

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

131.

 

 

 

(2x 5) dx

 

.

 

(x 2)(x 3)(x

4)

 

 

 

 

 

133.

 

(2x2 7x 3) dx

.

 

 

(x 1)

2

(x 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

135.

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

.

 

 

 

(x

3)(x

2

 

 

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

137.

 

(x

2) dx

.

 

 

 

 

 

3

2

 

 

 

 

 

 

 

x

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

139.

 

(x3

2x2 4x 2)dx

.

 

 

 

 

 

 

x

2

 

1

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

141.

 

dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

143.

 

x4 dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

128.

 

(x 5) dx

.

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x 12

 

 

 

 

 

 

 

130.

 

(2x 1) dx

.

 

 

 

 

 

 

x

3

4x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

132.

 

 

 

 

12x dx

 

 

 

 

.

 

 

(x 1)(x 2)(x

8)

 

 

 

 

 

 

134.

 

(x2 8x 2) dx

.

 

 

 

(x

1)

2

(x

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

136.

 

 

 

dx

 

 

 

 

.

 

 

 

 

(x

2)(x

2

 

 

4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

138.

 

(3x 8) dx

.

 

 

 

 

 

 

3 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

4x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

140.

 

(x3

4x2 9x 4) dx

.

 

 

 

 

 

x

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

142.

 

(x 1)3 dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

x2

x

 

 

 

 

 

 

144.

 

x4 dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Интегрирование иррациональных функций

Пусть R(x, y)

– рациональная функция переменных x и y . Рас-

 

 

 

ax b

смотрим интеграл

 

n

 

 

 

R x,

 

 

dx . Этот интеграл приводится к

 

 

 

px q

интегралу от рациональной функции с помощью подстановки

t n ax b . px q

12

Если подынтегральная функция рационально зависит от нескольких кор-

нейсодинаковымиподкореннымивыражениями R n ax b, всекорнинужноприводитькодномупоказателю.

145.

 

dx

.

 

 

 

 

 

146.

 

 

 

 

 

dx

 

.

 

 

 

1

x

 

 

 

 

 

 

 

x

3 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

147.

x

x 1 dx .

148.

 

x

 

3x 1

dx .

 

 

5

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

149.

 

 

 

 

dx .

150.

 

 

 

 

 

x dx

 

 

 

.

3 3x 1

 

 

 

2x 1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

151.

 

x 1

 

 

 

dx .

152.

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

.

2x 1

3

3x 1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

153.

 

x dx

.

 

 

 

 

154.

 

 

 

 

 

x

 

dx .

 

 

 

 

 

 

3

a

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

155.

 

x 1

 

 

 

 

dx .

156.

 

 

 

 

 

x3 dx

.

x x

2

 

 

 

3 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1 1

 

157.

 

 

x dx

 

 

 

 

 

3 3 x 4 x 3

 

 

.

158.

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1 3 x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 x 3

 

159.

 

 

x dx

 

 

 

 

 

x dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

160.

 

 

.

 

 

 

 

 

(3x 1)

 

3x 1

 

 

 

 

 

 

1 3 x

 

 

 

 

 

m ax b , то

dx .

1.6. Интегрирование тригонометрических функций

Интегралы от квадратов и других четных степеней синуса и косинуса находят, применяя формулу понижения степени:

sin2 x

1 cos 2x

, cos2

x

1 cos 2x

, sin xcos x sin 2x .

 

2

 

 

2

2

Интегралы от кубов и других нечетных степеней синуса и косинуса находят, отделяя от нечетной степени один множитель и полагая кофункцию равной новой переменной.

13

Интеграл cosm xsin n x dx находят по первому правилу, если m и

n – четные, и по второму правилу, если m или n – нечетные.

 

Интеграл

R(sin x,cos x) dx

сводят к интегралу от рациональной

функции с помощью подстановки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

tg

x

t ,

dx

 

2dt

, sin x

 

 

 

 

2t

 

, cos x

1 t

.

 

 

 

 

 

2

1

t 2

1 t 2

1

t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

161.

sin 2 x dx .

 

 

 

 

 

 

 

162.

sin 2 (3x) dx .

 

 

 

 

 

 

cos

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

2

x

 

 

 

 

 

 

163.

 

 

 

 

dx .

 

 

 

 

 

164.

 

 

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

165.

sin xcos x dx .

 

 

 

 

 

166.

sin 2x cos 2x dx .

 

 

167 sin 3x cos3x dx .

 

 

 

 

 

168.

sin 5x cos5x dx .

 

 

169.

sin x cos6 x dx .

 

 

 

 

170.

cos x sin 4 x dx .

 

 

171.

(1 sin 2x)2 dx .

 

 

 

 

172.

(1 2cos x)2 dx .

 

 

173.

sin2

x cos3 x dx .

 

 

174.

sin3 x cos3 x dx .

 

 

175.

sin 2 x cos x dx .

 

 

 

 

 

176.

cos2 xsin x dx .

 

 

 

177.

sin3 x cos x dx .

 

 

 

 

 

178.

cos3 xsin x dx .

 

 

 

179.

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

dx .

 

180.

 

 

 

 

 

1 cos x

 

 

dx .

 

1

cos x sin x

 

1

cos x sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

181.

 

 

dx

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

182.

 

 

 

 

 

dx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x(1 sin x)

 

 

sin x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

183.

 

 

 

 

dx

.

 

 

 

 

 

 

 

184.

 

 

 

 

5dx

.

 

 

 

 

 

1

cos x

 

 

 

 

 

 

 

1

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

2.ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛ

2.1.Вычисление определенного интеграла

Пусть функция f (x) определена и ограничена на замкнутом промежутке a,b . Разобьем a,b произвольным образом на n частей точка-

ми

a x0 x1 x2 ... xn 1

xn b . Разности

x0 x1 x0 ,

x1

x2 x1 , x2 x3 x2 , …,

xn 1 xn xn 1 дадут длины час-

тичных промежутков, наибольшую из длин обозначим . На каждом из частичных промежутков возьмем по точке и обозначим их буквами c0 ,

c1 , c2 , … , cn 1 .

Опр. 3. Сумма

f (c0 ) x0 f (c1) x1 f (c2 ) x2 ...

n 1

f (cn 1) xn 1 f (ci ) xi

i0

называется интегральной суммой для функции f (x) по промежутку

a,b . Геометрически интегральная сумма дает площадь ступенчатой фигуры, изображенной на рис. 1.

y

a x0

 

 

 

 

 

c2 x3 cn 1 b xn x

 

 

 

 

 

x1

c1

x2

c0

 

 

 

 

 

 

Рис. 1

15

Опр. 4. Если при 0 существует предел интегральных сумм , то этот предел называется определенным интегралом от функции f (x)

по промежутку a,b и обозначается символом

a

f (x) dx .

b

Формула Ньютона–Лейбница: a

f (x) dx F(b) F(a) .

b

То есть определенный интеграл равен разности значений первообразной функции на верхнем и нижнем пределах.

Вычислить интегралы по определению, разбивая отрезок a,b на равные части и выбирая за точки ci левые или правые концы отрезков разбиения.

 

10

 

b

 

 

185.

ex dx .

186.

ex dx .

 

1

 

a

 

 

 

4

 

10

 

 

187.

x2 dx .

188.

x2 dx .

 

0

 

5

 

 

 

10

 

1

 

 

189.

(x 5) dx .

190.

x3 dx .

 

0

 

0

 

 

 

1

 

1

 

 

191.

(x3 1) dx .

192.

(x

3

2) dx .

 

0

 

0

 

 

Вычислить интегралы по формуле Ньютона–Лейбница:

3

dx

4

dx

193.

 

194.

 

 

.

 

.

 

25 3x

x2 4x 13

0

 

 

 

1

 

 

16

 

3

 

 

 

dx

 

4

 

 

dx

 

 

 

 

 

195. 0

 

 

 

196. 0

 

 

 

.

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

x2 9

 

x2 16

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x dx

 

 

198.

 

x

dx

 

 

 

197.

 

 

 

 

.

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

x4 1

 

0

 

 

x6 4

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

x dx

 

 

 

 

 

199.

 

 

 

 

x dx .

200.

 

 

4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 x

 

 

 

 

 

 

0

 

 

1 x4

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Вычисление площадей плоских фигур

 

Пусть фигура ограничена кривыми

y f (x) ,

y (x) ,

f (x) (x)

и вертикальными прямыми x a ,

x b .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

y f (x)

y (x)

a

b

x

 

Рис. 2

 

Площадь фигуры равна определенному интегралу от разности функ-

a

ций, ограничивающих фигуру: S f (x) (x) dx .

b

Пусть фигура ограничена кривой, заданной в параметрической форме:

x (t)

, t T

,T и осью ОХ.

 

1

2

y (t)

 

 

17

Площадь фигуры равна определенному интегралу:

T2

S (t) (t) dt .

T1

Пусть фигура ограничена двумя лучами , и кривой, заданной в полярной системе координат: r r( ) .

r r( )

Рис. 3

Площадь такой фигуры: S 1 r2 ( ) d .

2

Вычислить площадь фигур, ограниченных кривыми:

 

201.

y 4 x2 ,

y 0 .

202.

y 9 x2 , y 0 .

203.

y 8 x2 ,

y 0 .

204.

y 16 x2 , y 0 .

205.

y 4x 3 x2 ,

y 0 .

206.

y 3 2x x2 ,

y 0 .

207.

y 4x 5 x2 ,

y 0 .

208.

y 12 4x x2 ,

y 0 .

209.

y x2

7x, y 30 .

210.

y x2

5x, y 6 .

211.

y x2

2x, y 8

212.

y x2

x, y 12

213.

y2 x , x 25 .

 

214.

y2 4x ,

x 9 .

 

215.

4 y2 x , x 9 .

 

216.

9 y2 x ,

x 4 .

 

18

217.

y2 x 1, x 3 .

218.

y2

x 4 , x 0 .

219.

y2 2x 1 , x 4 .

220.

y2

x 3 , x 1.

221.

y 2x2

8x, y x 5

222.

y 2x2 4x, y x 5

223.

y 2x2

6x 8, y x 2

224.

y x2 4x, y x 4

225.xy 4 , x 1, x 4 , y 0 .

226.xy 6 , x y 7 0 .

227.xy 5 , x 5 , x 10 , y 0 .

228.xy 3, x 3 , x 1, y 0 .

229.

y x2 , y 2 x2 .

230.

4 y x2 , y x2

3 .

231.

y ln x ,

x

1

,

y 0 .

232.

 

y x3 ,

y x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

233.

y ln x ,

x e ,

y 0 .

234.

 

y ln x , x

,

y 0 .

e2

 

y2 1 x, y x 5

 

 

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

235.

236.

 

12 3x, y x 2

 

x 6cost

 

 

 

 

 

 

x

2

 

y

2

1.

 

 

 

 

237.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

238.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

y sin t

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

x t sin t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

t

 

239.

,

t 0, 2 и ось ОХ.

 

 

 

 

x cos

 

.

 

y

1 cost

 

240.

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y sin

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x t

 

 

 

 

 

 

 

, t [ 3, 0] и ось абсцисс.

 

 

 

 

241.

 

 

 

t

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

(t

 

3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

242.

 

 

3

 

 

 

, t [0, 2 2] и оси координат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

x t 2

 

 

 

243.

 

t3

 

 

,

 

t

 

y

4

 

 

 

 

 

 

 

x t3

 

 

 

244.

 

 

 

t 4

,

 

4

 

y

4

 

 

 

 

 

 

t 2,0 и ось абсцисс.

t 0, 2 и оси координат.

Нарисовать на плоскости множество точек, координаты которых удовлетворяют уравнению в полярной системе координат:

245. r = 2

246. r – 3 = 0

247. r – 1 = 0

248. r = 4

 

 

 

 

249.

 

 

250.

 

4

 

 

251.

2

252.

 

7

6

 

 

253.

600

254.

= 1350

В полярной системе координат (r, ) построить точки:

255.

А (3, 0)

256.

В (2,

 

 

)

 

4

257.

А (2,

5

)

258.

В (1,

 

 

)

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

Найтиполярныекоординатыточек, заданныхвдекартовойсистеме:

259.

A(3, 3)

260.

B( 3, 3)

261.

A( 4, 4)

262.

B(2, 2)

263.

A( 1, 3)

264.

B( 2, 2)

Преобразовать к полярным координатам уравнения линий:

265.

x2

y2

 

1

 

 

 

 

266.

x2 y2 4

 

 

 

267.

x2

y2

 

2x

 

 

 

 

268.

(x2 y2 )2 9(x2

y2 )

Вычислить площадь фигуры, ограниченной кривой:

 

 

 

269.

r

 

 

, [0,

 

]

 

270.

r , [

 

,

 

3

]

 

 

 

2

3

4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

271.

r

 

, [ ,

 

3

]

272.

r

 

, [

4

,

 

5

]

4

2

3

3

3

273.

r 3 sin

 

 

 

 

274.

r 2 sin

 

 

 

275.

r 2(1 cos ) .

 

 

 

 

276.

r 3(1 cos ) .

 

 

 

20