Интегрирование рациональных дробей. Метод неопределенных коэффициентов




Представление правильной дроби в виде суммы простейших дробей.

Всякую правильную рации+ональную дробь P(x)/Q(x) знаменатель которой разложен на множители Q(x)=(x-x1 )k1 * (x-x2)k2 …(x2-p1x+q1)s1можно представить в виде следующей суммы простейших дробей P(x)/Q(x)= A/x-x1 + A2/(x-x2)2 + … Ak /(x-x1)k1 +B1/(x-x2)…(C1x-D1)/(x2+p1x+q1)… где A,B,C,D некоторые действительные коэфициенты

2 Первообразная. Основные понятия. Теорема о двух первообразных.

Функция F(х) называется первообразной функции f(x) на интервале (а; в), если для любого х? (а; в) выполняется равенство F'(х) = f(x) (или dF(x) = f(x) dx).

Если функция F(х) является первообразной функции f(x) на (а; b), то множество всех первообразных для f(x) задается формулой F(х) + с, где С - постоянное число.

Функция F(х) + С является первообразной f(x). Действительно, (F(х) + с)' =F'(х)=f(x).

Пусть Ф(х) - некоторая другая, отличная от Р(х), первообразная

функции f(x), т. е. Ф'(х) = f(x). Тогда для любого х?(а; Ь) имеем

(Ф(х) - f(х)' = Ф'(х) - F'(х) = f(x) - f(x) = О.

А это означает, что Ф(х) - Р(х) = с, где С - постоянное число. Следовательно, Ф(х) = F(х) + С.

 

Неопределенный интеграл, его свойства.

Множество всех первообразных функций F(x) + С для f(x) называется неоnределенным интегралом от функции f(x) и

обозначается символом ∫ f(x) dx.Таким образом, по определению ∫ f(x)dx = F(x)+С

~ Здесь f(x) называется nодъtнтегральной функцией., f(x) dx -

nодынтегральным выражением, х - переменной. интегри-

рования, ∫ - знаком,м неоnределенного интеграла.

Свойства: 1)Дифференциал от неопределенного интеграла равен подынте­

гральному выражению, а производная неопределенного интеграла рав­

на подынтегральной функции:

d(∫f(x) dx) = f(x) dx, (∫ f(x) dx)ꞌ = f(x).

2) 2. Неопределенный интеграл от дифференциала некоторой функции

равен сумме этой функции и произвольной постоянной:

∫ dF(x) = (х) F + С.

з. Постоянный множитель можно выносить за знак интеграла:

∫ af(x) dx = а· ∫ f(x) dx, а ≠0- постоянная.

4. Неопределенный интеграл от алгебраической суммы конечного

числа непрерывных функций равен алгебраической сумме интегралов

слагаемых функций:

∫ f(х) ± g(x)) dx = ∫ f(x) dx ± ∫ g(x) dx.

5. (Инвариантность формулы интегрирования). Если ∫f(x) dx =

= F(x) + с, то и ∫ f(u) du = F(u) + с, где u = р(х) - произвольная

функция, имеющая непрерывную производную.

 

5555 %5555

Таблица неопределенных интегралов.

5 Простейшие методы интегрирования. Введение переменного множителя под знак дифференциала.

∫k f(x)dx = k ∫ f(x)dx

∫(f(x)+g(x))dx=∫(f(x)+∫g(x))dx

∫(f(x)-g(x))dx=∫(f(x)-∫g(x))dx

∫f(ax+b)dx=1/aF(ax+b) +C

f ꞌ(u)du=d(f(u))

6 Интегрирование путем замены переменной.

Пусть требуется вычислить интеграл ∫ f(x) dx. Сделаем подстановку х = <p(t), где p(t) - функция, имеющая непрерывную производную.Тогда dx = p'(t) dt и на основании свойства инвариантности форулы интегрирования неопределенного интеграла получаем формулу интегрирования подстановкой

1∫ f(x) dx = ∫ f(p(t)) *p'(t) dt

7 Интегрирование по частям в неопределенном интеграле

Пусть U= и(х) и v = V(X) - функции, имеющие непрерывные производные. Тогда d(uv) = U. dv + v. du. Интегрируя это равенство,получим

∫Udv=UV-∫Vdu

Полученная формула называется фор,м,у.лоi1. интегрирования

по Частям. Она дает возможность свести вычисление интегра-

U dv к вычислению интеграла ∫ v du, который может оказаться

существенно более простым, чем исходный.

Интегрирование квадратного трехчлена

Mx + N dx

х2 +px+q

Интегрирование рациональных дробей. Метод неопределенных коэффициентов

1. Если дробь неправильна, то представить· ее в виде суммы мно­

гочлена и правильной дроби;

2. Разложив знаменатель правильной рациональной дроби на мно­

жители, представить ее в виде суммы простейших рациональных дро­

3. Проинтегрировать многочлен и полученную сумму простейших

дробей. В правой части равенства P (x)/Q(x)= A/x-x1 + A2/(x-x2)2 + … Ak /(x-x1)k1 +B1/(x-x2)…(C1x-D1)/(x2+p1x+q1 ) приведем к общему знаменателю Q(x); в результате получим тождество P (x)/Q(x)=S(x)/Q(x), где S(x) -многочлен с неопределенными коэффициентами.

Так как в полученном тождестве знаменатели равны, то тожде­

ственно равны и числители, т. е. Р(х) =S(x)

Приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях х (по те­

ореме о тождестве многочленов) в обеих частях тождества Р(х) =S(x)

получим систему линейных уравнений, из которой и определим искомые коэффициенты A 1, А 2, …, B 1…

 

10 Интегрирование рациональных дробей. Метод частных значений. 1. Если дробь неправильна, то представить· ее в виде суммы мно­

гочлена и правильной дроби;

2. Разложив знаменатель правильной рациональной дроби на мно­

жители, представить ее в виде суммы простейших рациональных дро­

3. Проинтегрировать многочлен и полученную сумму простейших

дробей.

Для нахождения неопределенных коэффициентов применяют также метод отдел'Ьных значений аргумента: после получения тождества Р(х) =S(x) аргументу х придают конкретные значения столько раз,

сколько неопределенных коэффициентов (обычно полагают вместо х

значения действительных корней многочлена Q(x)).

11 Понятие определенного интеграла. Интегральная сумма Римана. Пусть функция у = f(x) определена на отрезке [а; Ь],а < Ь. Выполним следующие действия: 1. С помощью точек Х0 = а, Xl, Х2,..., Х n = Ь (Х0 < Хl <... < Х n разобьем отрезок [а, Ь] на n ~ частичных отрезков [Х0; Xl]' [Xl; Х2],...,[Xn-l'Х n ]

2. В каждом частичном отрезке [Xi-l; Xi], i = 1,2,..., n выберем

произвольную точку ci? [Xi-l; Xi] и вычислим значение функции в

т. е. величину f(сi).

3. Умножим найденное значение функции j(ci) на длину ∆Xi- Xi-l соответствующего частичного отрезка: f(ci). ∆xi·

4. Составим сумму Sn всех таких произведений:

Sn = f(c1)∆ Xl + f(c2)∆ X2 +... + f(cn)∆x n =Σi=1 n f(ci)∆Xi

Сумма вида Σi=1 n f(ci)∆Xi называется интегральной суммой функции

у = f(x) на отрезке [а; Ь]. Обозначим через λ длину наибольшего

частичного отрезка: λ = max∆Xi (i = 1,2,..., n).

5. Найдем предел интегральной суммы Σi=1 n f(ci)∆Xi когда n ∞ так,

λ О.Если при этом интегральная сумма Sn имеет предел I, который не

зависит ни от способа разбиения отрезка [а; Ь] на частичные отрез­

ни от выбора точек в них, то число I называется оnределеннsv

uнтегралом, от функции у = f(x) на отрезке [а; Ь] и обозначается

a b f(x) dx. Таким образом, ∫a b f(x) dx = lim Σi=1 n f(ci)∆Xi

λ →0

n→∞

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-11-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: