Інтегрування ірраціональних виразів

Пошукова робота на тему:

Інтегрування ірраціональних виразів.

План

  • Інтегрування деяких ірраціональних функцій
  • Інтеграли від виразів $
  • Підстановки Чебишева

1. Інтегрування деяких ірраціональних функцій

У цьому пункті раціональні функції однієї змінної, наприклад , двох$ змінних, наприклад і , трьох змінних далі позначатимемо так:

Істинними є такі твердження:

а) Усі функції, що можуть бути зведені до вигляду де ціле число, довільні дійсні числа, інтегруються в замкненому вигляді (тут взято за , а роль відіграє ). Доведення пропонується здійснити самостійно, скориставшись підстановкою . Пропонується також, як приклад, проінтегрувати функцію .

б) Усі функції, що можуть бути зведені до вигляду , якщо , інтегруються в замкненому вигляді за допомогою заміни змінної . Пропонується самостійно переконатися в цьому, а також розглянути в$ипадок .

Рекомендується практично переконатися в цьому на прикладі

інтегрування функції .

в) Інтеграл зводиться до інтеграла від раціональної функції за допомогою підстановки де

спільний знаменник дробів

г) Інтеграл зводиться до інтеграла від раціональної функції за допомогою підстановки

де спільний знаменник дробів $

д) Усі функції, що можуть бути зведені до вигляду , інтегруються в замкненому вигляді. Розглянемо тут можливі випадки за умови, звичайно, що .

За допомогою підстановок (їх уперше застосував Л.Ейлер)

(8.25)

заданий інтеграл зводиться до інтеграла від раціонального дробу, а це означає , що заданий інтеграл подається через елементарні функц$ії, тобто інтегрується в замкненому вигляді.

Пропонується довести це твердження і проілюструвати таку можливість на прикладах:

Цього самого типу інтеграли можна проінтегрувати й інакше.

Маємо . Якщо то останній вираз матиме вигляд де $. Якщо тепер здійснити заміну змінної (у випадку верхнього знака) або (у випадку нижнього знака) , то заданий інтеграл зведеться до інтеграла від раціональної функції відносно і . При .

Якщо , матимемо тобто одержимо функцію від комплексної змінної, яка тут не розглядається. Якщо при , то , тобто підстановка (або ) зведе заданий інтеграл до інтеграла від раціональної функції відносно і,

де .Отже, в усіх випадках, за яких , інтеграл зводиться до інтеграл$а вигляду , який детально розглядатимемо далі.

е) Усі функції вигляду інтегруються у замкненому вигляді за допомогою заміни змінної і зводяться до інтеграла з$ , який розглянуто в попередньому пункті. Пропонується цей факт довести самостійно і, як приклад, проінтегрувати функцію

.

є) Інтеграл від біноміального диференціала обчислюються за допомогою однієї із підстановок:

1. Якщо ціле, то де спільний знаменник дробів і

2. $Якщо ціле, де знаменник

3. Якщо ціле, то де знаменник

Російським математиком П. Л. Чебишевим доведено, що інших випадків інтегровності в замкненому вигляді біноміальних диференціалів не існує. Ці три підстановки називають підстановками Чебишева.

Post Comment