Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2009-01.doc
Скачиваний:
22
Добавлен:
05.09.2019
Размер:
3.21 Mб
Скачать

2.5 Интегралы от некоторых функций, содержащих квадратный трехчлен в знаменателе

К данному методу интегрирования относятся интегралы вида:

1) ; 2) ;

3) ; 4) .

2.5.1 Рассмотрим интеграл

Преобразуем квадратный трехчлен, выделив полный квадрат:

где .

Таким образом, интеграл принимает вид

.

Сделаем подстановку , . Тогда получим . Это уже табличные интегралы (19 и 20 в п. 1.4).

Пример 15. Найти интеграл .

Решение.

, , .

2.5.2 Рассмотрим интеграл вида

Преобразуем подынтегральную функцию: выделим в числителе производную квадратного трехчлена , получим

разобьем на сумму двух интегралов

Пример 16. Найти интеграл .

Решение. Применим указанный прием: выделим в числителе производную квадратного трехчлена и преобразуем числитель:

2.5.3 Рассмотрим интеграл вида

К данному интегралу применим преобразования, рассмотренные в пункте 2.5.1, тем самым сведем интеграл к табличному.

Сделаем подстановку: , и получим интегралы вида:

если , то ;

если , то ,

где .

2.5.4 Интеграл вида находится аналогично интегралу вида .

Пример 17. Найти интеграл .

Решение. Выделим в числителе производную квадратного трех-члена , тогда .

Преобразуем подынтегральную функцию

2.6 Интегрирование рациональных функций

Определение 3. Функция вида

,

где – натуральное число, – постоянные коэффициенты, назы-вается многочленом или целой рациональной функцией. Число – степень многочлена.

Определение 4. Корнем многочлена называется такое значение , при котором многочлен обращается в нуль, то есть .

Теорема 2. Если – корень многочлена , то многочлен делится без остатка на , то есть

,

где – многочлен степени .

Теорема 3 (основная теорема алгебры). Всякий многочлен -й степени имеет, по крайней мере, один корень, действительный или комплексный.

Теорема 4. Всякий многочлен можно представить в виде

,

где , , …, – корни многочлена;

– коэффициент многочлена при .

Теорема 5. Два многочлена тождественно равны друг другу тогда и только тогда, когда коэффициенты одного многочлена равны соответствующим коэффициентам другого.

Теорема 6. Если многочлен с действительными коэффици-ентами имеет комплексный корень , то он имеет и сопряженный корень .

Теорема 7. Всякий многочлен с действительными коэффициентами разлагается на линейные и квадратные множители, дискриминант которых меньше нуля, с действительными коэффициентами, то есть

При этом . Все квадрат-ные трехчлены не имеют действительных корней. Например, разложим на множители многочлены:

;

;

.

2.6.1 Дробно-рациональная функция

Дробно-рациональной функцией называется функция, равная отношению двух многочленов, то есть

,

где – многочлен степени ;

– многочлен степени .

Определение 5. Рациональная дробь называется правильной, если степень многочлена числителя меньше степени многочлена знаменателя, в противном случае рациональная дробь называется неправильной.

2.6.2 Правильные рациональные дроби

I) ;

II) ;

III) ;

IV) .

Определение 6. Дроби вида I–IV называются простейшими рациональными дробями. Квадратный трехчлен не имеет действительных корней.

Интегрирование простейших дробей вида I–IV не составляет большой трудности.

I) .

II)

III) . В числителе выделим производную квадрат-ного трехчлена и преобразуем числитель:

, так как квадратный трехчлен не имеет действительных корней

.

IV) в числителе выделим производную квад-ратного трехчлена , тогда

во втором интеграле выделим полный квадрат в знаменателе

. Введем новую переменную , обозначим

.

Интеграл берем по рекуррентной формуле

.

Пример 18. Найти интеграл .

Решение.

.

Пример 19. Найти интеграл .

Решение.

Теорема 8. Всякую правильную рациональную дробь , знаменатель которой разложен на множители

,

можно представить и притом единственным образом в виде суммы простейших дробей:

где , , …, , , …, , , …, , , … – некоторые действительные коэффициенты.

1. Линейным множителям будут соответствовать простей-шие дроби I-II типа.

2. Квадратным множителям будут соответствовать простей-шие дроби III-IV типа.

3. Число простейших дробей, соответствующих линейному или квадратному множителю , равно степени, в которой этот множи-тель входит в разложение .

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]