Тогда
в)
Решение
Используем формулу, позволяющую понизить степень тригонометри-ческой функции
Тогда получаем
г)
Решение
Так как подынтегральная функция является неправильной рациональной дробью, то разделим числитель на знаменатель:
Таким образом, получаем
П р и м е р 2. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями ,
Решение. Изобразим фигуру, площадь которой необходимо вычислить:
Координаты точек пересечения параболы и прямой найдем из решения системы Откуда получаем () и () – координаты точек пересечения. Исходя из геометрического смысла определенного интеграла, находим
= (ед.2).
П р и м е р 3. Вычислить длину дуги данной линии
Решение. Воспользуемся формулой
Находим подынтегральную функцию:
П р и м е р 4
а) Найти общее решение уравнения
(1)
Решение. Данное уравнение относится к уравнениям вида Понизив его порядок с помощью подстановки где . Тогда . Подставив в уравнение (1) вместо и их выражения, получим
(2)
Это однородное уравнение первого порядка относительно функции . Уравнение (2) решим с помощью подстановки Подставив это в уравнение (2), получим
Разделив переменные и проинтегрировав, получим
,
,
.
Проинтегрировав, получим
б) Найти общее решение уравнения
. (3)
Решение. Данное дифференциальное уравнение второго порядка, допускающее понижение порядка, относится к уравнениям вида Порядок такого уравнения понижается подстановкой , где Тогда
Подставляя вместо и их выражения в уравнение (3), получим
или
– линейное дифференциальное уравнение первого порядка относительно искомой функции
Решаем подстановкой
,
. (4)
Функцию выберем так, чтобы коэффициент при был равен нулю.
или
Подставляя в уравнение (4), получим
.
Тогда или
Разделив переменные и проинтегрировав, получим
– общий интеграл данного уравнения при Если т.е. то
Ответ: .
П р и м е р 5. Найти частное решение дифференциального уравнения
, удовлетворяющее начальным условиям
Решение. Общее решение данного уравнения состоит из суммы общего решения соответствующего однородного уравнения и частного решения неоднородного уравнения, т.е.
Решим сначала однородное уравнение
.
Составим и решим характеристическое уравнение
Так как корни характеристического уравнения действительные и разные, то общее решение будет иметь вид
.
Частное решение неоднородного уравнения будем искать в виде .
В нашем случае так как встречается один раз среди корней характеристического уравнения.
Итак, , где это многочлен нулевой степени.
(Если то при и т.д.).
Чтобы найти коэффициент А, найдем и подставим в первоначальное уравнение.
;
.
.
Приведя подобные и сократив на , получим
откуда
и частное решение имеет вид .
Общее решение данного уравнения:
Найдем и поставим начальные условия, откуда найдем и .
откуда .
И частное решение будет иметь вид
П р и м е р 6. Расставить пределы интегрирования в двойном интеграле в том и другом порядке, если область задана линиями и вычислить площадь этой области.
Решение. Строим область :
Площадь плоской области с помощью двойного интеграла вычисляется по формуле
.
Расставим пределы интегрирования в том и другом порядке. Переменная изменяется от 0 до 1, в это время изменяется от прямой до параболы , так как прямая, параллельная оси ОУ, пересекает сначала прямую (нижний предел), а затем параболу (верхний предел). При изменении порядка интегрирования область придется разбить на две области 1 и 2 прямой, параллельной оси , так как правая часть контура области состоит из двух линий, определяемых разными уравнениями и
Следовательно,
(кв.ед.)
П р и м е р 7. Вычислить криволинейный интеграл ,
где АВ–дуга параболы от т.А() до т.В ().
Решение. Изобразим кривую, вдоль которой ведется интегрирование:
Вычисление криволинейного интеграла сведем к вычислению определенного интеграла по формуле
= .
Так как АВ–дуга параболы, заданной уравнением от т.А() до т.В (), то , а переменная меняется в пределах от 1 до 2. Следовательно,
= = =
В О П Р О С Ы для подготовки к экзамену