Последовательная замена переменной и интегрирование по частям

Пример 1

Найти неопределенный интеграл

. Подынтегральная функция представляет собой арктангенс, под которым находится кубический корень. Первая же мысль, которая приходит в голову – избавиться бы от этого корня. Данный вопрос решается путем замены переменной, сама техника замены специфична, и она подробно рассмотрена на уроке Интегралы от иррациональных функций.

Проведем замену:

. После такой замены у нас получится вполне симпатичная вещь: .

Осталось выяснить, во что превратится . Навешиваем дифференциалы на обе части нашей замены:

.

И, само собой, раскрываем дифференциалы:

.

На чистовике решение кратко записывается примерно так:

.

Проведем замену:

.

.

В результате замены получим интеграл, который интегрируется по частям:

.

(1) Выносим (1/3) за скобки. К оставшемуся интегралу применяем прием, который рассмотрен в первых примерах урока статьи Интегрирование некоторых дробей.

(2) В подынтегральной функции почленно делим числитель на знаменатель.

(3) Используем свойство линейности неопределенного интеграла. В последнем интеграле сразу подводим функцию под знак дифференциала.

(4) Берём оставшиеся интегралы. Обратите внимание, что здесь в логарифме можно использовать скобки, а не модуль, так как .

(5) Проводим обратную замену, выразив из прямой замены «тэ»: .

Как видите, в ходе решения пришлось использовать даже больше двух приемов решения, таким образом, для расправы с подобными интегралами нужны уверенные навыки интегрирования и не самый маленький опыт.

На практике, конечно же, чаще встречается квадратный корень, вот три примера для самостоятельного решения.

Пример 2

Найти неопределенный интеграл

.

Пример 3

Найти неопределенный интеграл

.

Пример 4

Найти неопределенный интеграл

.

Данные примеры однотипны, поэтому полное решение в конце статьи будет только для Примера 2, в Примерах 3-4 – одни ответы. Какую замену применять в начале решений - очевидно. Но не всегда, когда под арктангенсом, синусом, косинусом, экспонентой и др. функциями находится корень из линейной функции, приходится применять сразу несколько методов. В ряде случаев удается «легко отделаться», то есть сразу после замены получается простой интеграл, который элементарно берётся. Самым легким из предложенных выше заданий является Пример 4, в нём после замены получается относительно несложный интеграл.

Дата добавления: 2015-07-08