Тема . Математический анализ

.11 Неопределенный интеграл и первообразная.

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела математический анализ
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#57053

Вычислить при помощи разложения подынтегральной функции на простейшие дроби:

∫      x4 + 1
   -3----2-------dx
   x −  x + x − 1
Показать ответ и решение

Поскольку степень многочлена в числителе больше, чем в знаменателе, то прежде чем раскладывать на простейшие, разделим с остатком многочлен  4
x + 1  на  3    2
x  − x +  x− 1  . Это делается стандартным алгоритмом - делением ”  уголком”  .

В результате получим:

 4        3    2
x + 1 = (x  − x + x − 1)(x+  1)+ 2

И, таким образом,

∫      x4 + 1         ∫            ∫         2            x2          ∫         2
   -3----2-------dx =   (x + 1)dx+    -3----2-------dx =  --+  x+ C +    -3----2-------dx
   x − x  + x − 1                     x  − x + x − 1      2              x  − x + x − 1

Поэтому нам нужно найти первообразную для правильной дроби -3--22----
x− x+x− 1   . Для этого нам сначала нужно эту дробь разложить в сумму простейших дробей.

Как и положено по алгоритму, чтобы получить разложение на простейшие, нужно сначала разложить знаменатель x3 − x2 + x − 1  на множители так, чтобы дальнейшее разложение было невозможно (либо на линейные множители, либо на квадратичные, не имеющие в ℝ  корней).

Это разложение имеет вид:

 3   2                   2
x − x  + x − 1 = (x − 1)(x + 1)

Где, как мы видим, квадратичный множитель уже дальше не раскладывается, поскольку  2
x  + 1  в ℝ  корней не имеет.

Таким образом, будем искать разложение для нашей исходной дроби в виде:

      2            A     Bx + C
-3----2--------= ----- + --2-----
x − x  + x − 1   x − 1    x + 1

Приведём к общему знаменателю справа:

------2--------  A-(x2 +-1)-+-(Bx-+-C-)(x-−-1)
x3 − x2 + x − 1 =       x3 − x2 + x− 1

Следовательно, раз равны знаменатели, то можем приравнять и числители, и получить следующую систему линейных уравнений на A,B  и C  :

(
|| A + B  = 0,  -при x2
|{
  C −  B = 0,  - при x
|||(
  A − C  = 2,  -свободны й член

Но прежде чем решать систему, заметим, что если в равенство

2 = A(x2 + 1)+ (Bx + C )(x − 1)

подставить x = 1  , то получится, что A =  1  . Тогда B = − 1  , C = − 1  . Следовательно, имеем:

∫        2            ∫  dx     ∫ − x − 1              1
  -3----2-------dx =    ----- +   --2---- = ln |x− 1|−  -ln(x2 + 1 )− arctg x + C
  x  − x + x − 1        x − 1      x + 1               2

А значит

∫
   ----x4-+-1-----     x2-                1-   2
   x3 − x2 + x − 1dx = 2 + x + ln|x−  1|− 2 ln(x  + 1)− arctgx + C
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!