Курс высшей математики Примеры решений и лекции

Курс высшей математики Примеры решений и лекции

Найти неопределённый интеграл .

Решение.

 Применим формулу интегрирования по частям: . В данном случае:

. Подставляя эти выражения в формулу, получим:

.

ПРИМЕР 17. Вычислить интеграл  или установить его расходимость.

Решение.

 Точка  является особой точкой, поскольку подынтегральная функция имеет в ней бесконечный разрыв. Поэтому:

 - получили бесконечный предел.

Таким образом, данный интеграл расходится.

ПРИМЕР 18. Решить уравнение: .

Решение.

Данное уравнение является дифференциальным уравнением первой степени с Разделяющимися переменными. Разделим переменные:

.

Проинтегрируем части последнего равенства:

.

Отсюда:

.

Окончательно имеем:

 - общее решение данного уравнения.

ПРИМЕР 19. Решить уравнение: .

Решение.

Данное дифференциальное уравнение относится к типу однородных дифференциальных уравнений

 ,

которые решаются с помощью подстановки

.

Отсюда:

.

После подстановки в исходное уравнение получим:

.

Это – уравнение с разделяющимися переменными. Разделяем переменные:

Интегрируя обе части, получим:

Используя обратную подстановку, получим:

Окончательно имеем обще решение в виде:

.

Теперь, чтобы найти частное решение, подставляем в общее решение начальное условие:

.

Искомое частное решение:

.

 

Задача 1. Вычислить .

Решение. Интеграл можно свести к табличному (1), если сделать замену . Дифференцируя обе части равенства, получим , т.е. . Интеграл определенный, поэтому необходимо изменить пределы интегрирования: если , то ; если , то .

Следовательно,

Задача 2. Вычислить .

Решение. Сведем данный интеграл к табличному (3), сделав замену переменной . Тогда   Изменяем пределы интегрирования: если , то ; если , то .

Получаем

Задача 3. Вычислить .

Решение. Интеграл относится к группе интегралов: , , , где - многочлен степени п. Вычисление таких интегралов выполняется интегрированием по частям по формуле (17)

 Если за и принять многочлен , то в результате применения формулы (17) интеграл упростится (уменьшится степень многочлена).

Обозначим  Найдем

 Тогда

Задача 4. Вычислить .

Решение. Этот интеграл относится к группе интегралов вида , , ,

 (- многочлен степени п) и вычисляется по формуле интегрирования по частям (17). В результате применения этой формулы исходный интеграл упростится, если за и принимать функции . Итак, положим  

Тогда

Получаем

Задача 5. Вычислить .

Решение. Выполним замену переменной:

Получим  

В подынтегральном выражении выделим целую часть:

Тогда

В интеграле  сделаем замену:

,

при этом

Возвращаясь к переменной х, получим

Задача 6. Вычислить .

Решение. Это интеграл вида .

Одно из чисел m и n нечетное (в данном случае ), поэтому интеграл можно вычислить следующим образом. Преобразуем подынтегральное выражение

, следовательно, можно выполнить замену: .

В результате получим

Задача 7. Вычислить .

Решение. Это интеграл вида  с чётными m и n (в данном случае ). Воспользуемся формулой (19) понижения степени

,

получим


Вычисление криволинейного интеграла