вычислить интеграл - страница 5
Вычислить криволинейный интеграл x(cos ydx-sin ydy), где l отрезок прямой, соединяющей начальную точку О(0,0) с конечной В(1; п/4)
Решение: Находим уравнение прямой:Так как проходит через начало координат, то ищем в виде:
у = кх
Подставив координаты В:
п/4 = к
Итак уравнение прямой: у = пх/4.
Будем вычислять криволинейный интеграл (хотя в данном случае он - прямолинейный))) ) исходя из того, что параметром будет х:
тогда :dy = y’dx = (п/4)dx
Получим:
I=$$ \int\limits^1_0 {x(cosax} \, dx-asinaxdx)=\int\limits^1_0 {xcosax} \, dx-\int\limits^1_0 {axsinax} \, dx $$
Здесь я обозначил:
а = П/4
Далее используя интегрирование по частям:
I=$$ \frac{1}{a}\int\limits^1_0 {x} \, dsinax+\int\limits^1_0 {x} \, dcosax=\frac{1}{a}xsinax|_0^1-\frac{1}{a}\int\limits^1_0 {sinax} \, dx+ \\ +xcosax|_0^1-\int\limits^1_0 {cosax} \, dx=\frac{1}{a}xsinax|_0^1+\frac{1}{a^2}cosax|_0^1+xcosax|_0^1- $$
-$$ -\frac{1}{a}sinax|_0^1=\frac{4\sqrt{2}}{2\pi}+\frac{16}{\pi^2}{(\frac{\sqrt{2}}{2}-1)+\frac{\sqrt{2}}{2}-\frac{4\sqrt{2}}{2\pi}}=\frac{\sqrt{2}}{2}(\frac{16}{\pi^2}+1)-\frac{16}{\pi^2}. $$
Вычислить криволинейный интеграл \( J=\int_C (2x+4Z)dx +(2y+2z)dy -12zDz \) вдоль одного витка винтовой линии C: \( \begin{cases} x=2cos4t \\ y=2sin4t \\ z=6t \end{cases} \, \, 0\leq t\leq 2\pi\)
Решение: ответ -864pi^2+98pi
Вычислить интеграл с точностью до 0.0001. \( \int\limits^a_0 { \frac{sin(x)}{x} } \, dx \)
Верхний предел a=0.5
Решение: Используем разложение подынтегральной функции в степенной ряд:
$$ 1) sinx=x- \frac{ x^{3}}{3!}.+\frac{ -1^{n-1}}{(2n-1)!} x^{2n-1}. \\ 2) \frac{sinx}{x} =1-\frac{ x^{2}}{3!}.+\frac{ -1^{n-1}}{(2n-)!} x^{2n-2}. $$
Достаточно двух прописанных членов ряда, чтобы получить точность 0,0001.
Далее вычисляем сам интеграл:
$$ \int\limits^{0,5}_0 { \frac{sinx}{x} } \, dx = \int\limits^{0,5}_0 {(1- \frac{ x^{2}}{3!}) } \, dx=(x- \frac{ x^{3} }{18}) |^{0,5}_0=0,5-0,0069=0,4931 $$
Вычислите интеграл
a)0,5
интеграл dx/x^2
0,25
б) п/4
интеграл cos2xdx
0
Решение: А)
тогда первообразная
вычтем из полученного значения для верхнего предела, полученное значение для нижнего предела: - 2 - ( - 4) = 2
Ответ: а) 2
б)
тогда первообразная
вычтем из полученного значения для верхнего предела, полученное значение для нижнего предела: 1/2 * sin(pi/2) - 1/2 * sin(0) = 1/2
Ответ: б) 1/2Вычислить интеграл ∫ cos(ln x)dx
Решение: используя интегрирование частями$$ I=\int {cos(ln x)}\, dx= x *cos(ln x) - \int {x}\, d (cos (ln x))=\\= x*cos(ln x)-\int {x(-sin (ln x))*\frac{1}{x}}\, dx= x *cos(ln x)+\int sin (ln x)\, dx=\\= x *cos(ln x)+x*sin(ln x)-\int {x}\, d{sin (ln x)}=\\= x *cos(ln x)+x*sin(ln x)-\int {x *cos (lnx)*\frac {1}{x}}\, d{x}=\\= x *cos(ln x)+x*sin(ln x)-\int {cos (lnx)}\, d{x}+c=\\= x *cos(ln x)+x*sin(ln x)-I+c; \\ I=\frac {x *cos(ln x)+x*sin(ln x)+c} {2} $$
где с є R
Вычислить интеграл методом постановки [ dx/ (1+e^x)
Решение: Заменим: e^x=u, значит e^x *dx = du, получаем
$$ \int\limits { \frac{1}{u(u+1)} } \, du= \int\limits { \frac{A}{u} } \, du + \int\limits { \frac{B}{u-1} } \, du \boxed{=}\\ \frac{1}{(u+1)u}= \frac{A}{u}+ \frac{B}{u+1}= \frac{A(u+1)+Bu}{u(u+1)} \\x^0:\,\,\,1=A\\x^{-1}:\,\,\,B=-1\\\boxed{=} \int\limits { \frac{1}{u} } \, du - \int\limits { \frac{1}{u+1} } \, du=\ln|u|-\ln|u+1|+C=\\=\ln |\frac{u}{u+1}|+C=\ln| \frac{e^x}{e^x+1} |+C= \ln \frac{e^x}{e^x+1}+C $$
Вычислите интеграл : а) интеграл от 0,25 до 0, 5 dx/x^2
б) Вычислить интеграл от 0 до пи / 4 cos2xdx
Решение: А) $$ \int\limits^a_b {1/x^2} \, dx $$
тогда первообразная $$ -1/x $$
вычтем из полученного значения для верхнего предела, полученное значение для нижнего предела: - 2 - ( - 4) = 2
Ответ: а) 2
б) $$ \int\limits^a_b {cos(2x)} \, dx $$
тогда первообразная $$ 1/2 * sin(2x) $$
вычтем из полученного значения для верхнего предела, полученное значение для нижнего предела: 1/2 * sin(pi/2) - 1/2 * sin(0) = 1/2
Ответ: б) 1/2Вычислить интеграл:
1) cos^3(x)*sin^2(x) dx
2)dx\(x^2+10x-1)
Решение: $$ 1)\; \int cos^3x\cdot sin^2x\, dx=\int sin^2x\cdot cos^2x\cdot cosx\, dx=\\\\=\int sin^2x(1-sin^2x)cosx\, dx=[\, t=sinx,\; dt=cosx\, dx\, ]=\\\\=\int (t^2-t^4)dt=\frac{t^3}{3}-\frac{t^5}{5}+C=\frac{1}{3}sin^3x-\frac{1}{5}sin^5x+C \\ 2)\; \; \int \frac{dx}{x^2+10x-1}=\int \frac{dx}{(x+5)^2-26}=[\, t=x+5,\; dt=dx\, ]=\\\\=\int \frac{dt}{t^2-26}=\frac{1}{2\sqrt{26}}\cdot ln\left |\frac{t-\sqrt{26}}{t+\sqrt{26}}\right |+C=\frac{1}{2\sqrt{26}}\cdot ln\left |\frac{x+5\sqrt{26}}{x+5+\sqrt{26}}\right |+C $$Вычислите интеграл. Объясните поэтапно, как это решить.
\( \int\limits^1_3 6 x^{2} \, dx \)
\( \int\limits^ \frac{ \pi }{2} _ \frac{ \pi }{4} 4cos2{x} \, dx \)
Решение:
$$ \int\limits^1_3 {6x^2} \, dx = $$ {Первообразная произведения числа 6 на функцию $$ x^{2} $$ равна произведению числа 6 на первообразную функции $$ x^{2} $$, получаем}
$$ =6* \frac{x^3}{3} \mid ^1_3 =2 x^{3} \mid ^1_3= $$ {первообразную функции $$ x^{2} $$, получили по формуле "первообразная степенной функции", далее по формуле Ньютона-Лейбница $$ \int\limits^b_a {x} \, dx =F(b)-F(a) $$ получаем}
$$ =2*1^3-2*3^3=2-54=-52 \\ \int\limits^ \frac{ \pi }{2} _ \frac{ \pi }{4} {4cos2x} \, dx = $${Первообразная произведения числа 4 на функцию $$ cos2x $$ равна произведению числа 4 на первообразную cложной функции $$ cos2x $$ с коэффициентом $$ \frac{1}{2} $$, получаем}
$$ =4* \frac{1}{2}sin2x \mid ^ \frac{ \pi }{2} _\frac{ \pi }{4}=2sin2x \mid ^ \frac{ \pi }{2} _ \frac{ \pi }{4}= $$ {первообразную функции $$ cos2x $$, получили по формуле "первообразная тригонометрической функции", далее по формуле Ньютона-Лейбница $$ \int\limits^b_a {x} \, dx =F(b)-F(a) $$ получаем}
$$ =2sin(2*\frac{ \pi }{2})-2sin(2* \frac{ \pi }{4})=2sin \pi - 2sin( \frac{ \pi }{2}) =-2 $$
Вычислить интеграл, выделив целую часть дроби (применяя деление «уголком» многочлена на многочлен) и разложив интеграл на сумму более простых интегралов. \( \int\limits { \frac{x^5+2}{x^2-4} } \, dx \)
Решение: _ x⁵ + 2 | x²-4
x⁵- 4x³ x³+4x
-
_ 4x³+2
4x³-16x
-
16x +2
(x⁵+2)/(x²-4)=x³+4x + (16x+2/(x²-4))
$$ \int\limits { \frac{x^5+2}{x^2-4} } \, dx= \int\limits (x^3+4x+ \frac{16x+2}{x^2-4})dx= \\ \\ = \int\limits (x^3+4x+8\cdot \frac{2x}{x^2-4}+ \frac{1}{2(x-2)}- \frac{1}{2(x+2)} )dx= \\ \\ == \frac{x^4}{4}+2x^2+8ln|x^2-4|+ \frac{1}{2} ln|x-2|- \frac{1}{2}ln|x+2|+C. $$