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#57055

Вычислить при помощи метода Остроградского:

∫       xdx
   ------2-------3
   (x− 1) (x + 1)
Показать ответ и решение

Как мы видим, у знаменателя куча кратных корней - корень 1 кратности 2 и корень − 1  кратности 3. Это более чем явный повод для того, чтобы воспользоваться методом Остроградского.

Итак, если знаменатель Q(x) = (x− 1)2(x + 1)3   , то мы должны разложить его на Q (x ) = Q1 (x )⋅Q2 (x )  , где Q
  2   имеет в точности те же корни, что Q  , но кратности 1.

Таким образом, Q  (x ) = (x − 1)(x + 1)2
  1   , Q (x) = (x− 1)(x + 1)
 2  .

Тогда, по методу Остроградского:

∫                            ∫
   ------xdx------=  H-(x)-+    G-(x)dx
   (x−  1)2(x + 1)3   Q1(x)      Q2(x)

Где у многочленов H (x)  и G (x)  степень строго меньше, чем у знаменателей тех дробей, в которых они стоят.

Таким образом, с неопределенными коэффициентами последнее равенство записывается как:

∫        xdx          ax2 + bx+  c   ∫      tx+ e
   ------2-------3 = -------------2 +   -------------dx
   (x − 1)(x + 1)    (x− 1 )(x + 1)      (x − 1)(x + 1)

Продифференцируем это равенство с неопределенными коэффициентами, и получим:

                                       2      2                2
-------x-------=  (2ax-+-b)(x-−-1)(x+-1)--−-(ax--+-bx-+-c)((x-+-1)-+-2(x-−-1)(x-+-1))+ ----tx-+-e----
(x − 1)2(x + 1)3                           (x − 1)2(x + 1)4                          (x− 1 )(x + 1)

Приводим справа к общему знаменателю:

                                    -------x-------
                                    (x − 1)2(x+ 1)3 =
                        2      2                2                                       3
=  (2ax+--b)(x-−-1)(x-+-1)-−--(ax--+-bx-+-c)((x-+-1)-+-2(x-−-1)(x-+-1))+-(tx-+-e)(x-−-1)(x+-1)--
                                       (x − 1)2(x+  1)4

Заметим, что на (x + 1)  справа можно сократить:

-------x-------   (2ax-+-b)(x-−-1)(x+-1)-−-(ax2-+-bx-+-c)((x-+-1)+-2(x-−-1))+-(tx+-e)(x-−-1)(x-+-1)2-
(x − 1)2(x + 1)3 =                                 (x − 1)2(x+ 1 )3

Ну а теперь, раз равны знаменатели, то можно приравнять и числители:

                               2                                                 2
x = (2ax+  b)(x − 1)(x + 1) − (ax  + bx + c)((x + 1)+ 2(x − 1))+ (tx+ e)(x − 1)(x + 1)

Откуда, приравнивая коэффициенты перед одинаковыми степенями икса, получаем такую систему уравнений на a,b,c,t,e  :

(
|| t = 0,                                           -пр и x4
||||
||| 2a − a−  2a− t+  2t+ e = 0,                      -пр и x3
|{
| b + 2a− 2a − a + 2a− b − 2b− e + 2e+ t − 2t = 0, -пр и x2
|||                                                         1
|||| − 2a+ b − b− b + 2b− c − 2c− t+  e− 2e = 1,      -пр и x
||(                                                         0
  − b− c + 2c− e = 0,                              -пр и x (свобод ный член)

Слегка упростим систему:

(
|| t = 0,                   -п ри x4
||||
|||| − a+ t + e = 0,          -п ри x3
{
| a − 2b+ e − t = 0,       -п ри x2
||||                                 1
||| − 2a+ b − 3c− t − e = 1, -п ри x
||( − b+ c−  e = 0,          -п ри x0(сво бодный член )

Откуда получаем:

                   1      1
t = 0,a = b = e = −-,c = −--
                   8      4

Таким образом, имеем:

     ∫                                              ∫
        ------xdx------dx = − 1-⋅--x2-+-x+-2---−  1⋅   -----dx------ =
        (x − 1)2(x + 1)3       8  (x− 1)(x + 1)2   8    (x − 1)(x + 1)
     1    x2 + x + 2    1  ∫   dx       1    x2 + x + 2     1     1+ x
=  − -⋅ ------------2-− --⋅   -2----= − --⋅-------------2 + ---ln |-----|+ C
     8  (x − 1)(x+ 1 )   8     x − 1     8  (x − 1)(x + 1)    16    1− x
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!