Формула Ньютона-Лейбница ИТ
Вычислите $$\int_{-0,5\pi }^{0,25\pi}\sin^4xdx$$:
- Формулы понижения степени:
$$\sin^2x=\frac{1}{2}(1-\cos 2x)$$;$$\cos^2x=\frac{1}{2}(1+\cos 2x)$$.
- $$\int \cos{kx}dx=\frac{1}{k}\sin{kx}+C$$.
- Преобразуем подынтегральную функцию:
$$f(x)=\sin^4x=(\sin^2x)^2$$, $$f(x)=\left (\frac{1}{2} \right )^2(1-\cos 2x)^2$$,
$$f(x)=\frac{1}{4}(1-2\cos 2x+\cos^22x)$$,
$$f(x)=\frac{1}{4}(1-2\cos2x+\frac{1}{2}+\frac{1}{2}\cos4x)$$,
$$f(x)=\frac{3}{8}-\frac{1}{2}\cos2x+\frac{1}{8}\cos4x$$. - Найдем сумму интегралов:
$$\int_{-0,5\pi }^{0,25\pi }\frac{3dx}{8}-\int_{-0,5\pi }^{0,25\pi }\frac{\cos 2xdx}{2}+\int_{-0,5\pi }^{0,25\pi }\frac{\cos 4xdx}{8}$$,
$$I=\frac{3}{8}x-\frac{1}{4}\sin2x+\frac{1}{32}\sin4x$$$$\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{-\frac{\pi }{2}}^{\frac{\pi }{4}}$$,
$$I=\frac{3\pi }{32}-\frac{1}{4}+0+\frac{3\pi }{16}-0+0=\frac{9\pi -8}{32}$$.
- $$\sin 0=0$$;
- $$\sin \pi =0$$;
- $$\sin \frac{\pi }{2}=1$$.
Значение интеграла $$\int_{-1}^{1}\frac{x-5}{x^{2}+5x}dx$$ равно:
- Формула преобразования дифференциала:
$$\int f(x)dx=\int \frac{f(x)dg(x)}{g{}'\left (x \right )}$$. - Табличный интеграл:
$$\int \frac{dx}{x}= \textrm{ln}|x|+C$$. - Формула Ньютона-Лейбница:
$$\int_{a}^{b} f(x)dx=F(x)\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{a}^{b}=F(b)-F(a)$$.
- Представим подынтегральную функцию в виде суммы простейших дробей:
$$\frac{A}{x}+\frac{B}{x+5}=\frac{Ax+5A+Bx}{x(x+5)}$$, откуда $$(A+B)x+5A=x-5$$. - Приравнивая коэффициенты многочленов при одинаковых степенях переменных, получим:
$$\left\{\begin{matrix} A+B=1, \\ 5A=-5; \end{matrix}\right.$$ $$\left\{\begin{matrix} B=2, \\ A=-1. \end{matrix}\right.$$ - Найдем сумму интегралов:
$$I=-\int_{-1}^{1}\frac{dx}{x}+\int_{-1}^{1}\frac{2d(x+5)}{x+5}$$,
$$I=(-\textrm{ln}|x|+2\textrm{ln}|x+5|) \left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{-1}^{1}$$,
$$I=\textrm{ln}\frac{|x+5|^{2}}{|x|} \left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{-1}^{1}$$,
$$I=\textrm{ln}36-\textrm{ln}16=2\textrm{ln}1,5$$.
- $$n\textrm{log}_{a}b=\textrm{log}_{a}b^{n}$$;
- $$\textrm{log}_{a}b-\textrm{log}_{a}c=\textrm{log}_{a}\frac{b}{c}$$;
- $$\textrm{log}_{a}1=0$$.
Вычислите $$\int_{0}^{1}x^4e ^{x^{5}}dx$$:
- Формула преобразования дифференциала:
$$\int f(x)dx=\int \frac{f(x)dg(x)}{g{}'\left (x \right )}$$. - Формула Ньютона-Лейбница:
$$\int_{a}^{b} f(x)dx=F(x)\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{a}^{b}=F(b)-F(a)$$.
- $$\int e^x dx=e^x+C$$.
- $$e^0=1$$.
Вычислите $$\int_{0}^{0,125}8xe^{8x}dx$$:
- Формула интегрирования по частям:
$$\int udv=uv-\int vdu$$. - Формула преобразования дифференциала
$$\int f(x)dx=\int \frac{f(x)dg(x)}{g{}'\left (x \right )}$$.
- Полагая $$x=u$$, а $$e^{8x}dx=dv$$, получим:
$$dx=du$$, $$\int e^{8x}dx=\int dv$$, $$\frac{1}{8}e^{8x}=v$$. - Применим формулу интегрирования по частям:
$$I=xe^{8x}\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{0}^{0,125}-\int_{0}^{0,125}e^{8x} dx$$,
$$I=xe^{8x}-\frac{1}{8}e^{8x}\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{0}^{0,125}$$,
$$I=0,125e-0,125e-0+0,125=0,125$$.
$$\int e^{kx}dx=\frac{1}{k}e^{kx}+C$$.
Значение интеграла $$\int_{0}^{\frac{\pi}{3}}\frac{dx}{2\cos{x}}$$ равно:
- Формулы тригонометрии:
$$\cos^{2}x=0,5(1+\cos 2x)$$,
$$\sin{x}=\frac{2\textrm{tg}0,5x}{1+\textrm{tg}^{2}0,5x}$$,
$$\cos{x}=\frac{1-\textrm{tg}^{2}0,5x}{1+\textrm{tg}^{2}0,5x}$$. - Табличный интеграл:
$$\int\frac{dx}{x^{2}-1}=\frac{1}{2}\textrm{ln}\left|\frac{x-1}{x+1}\right|+C$$. - Формула Ньютона-Лейбница:
$$\int_{a}^{b} f(x)dx=F(x)\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{a}^{b}=F(b)-F(a)$$.
- Положим: $$\textrm{tg}\frac{x}{2}=t$$, $$\sin{x}=\frac{2t}{1+t^{2}}$$, $$\cos{x}=\frac{1-t^{2}}{1+t^{2}}$$.
Дифференцируя равенство $$\textrm{tg}\frac{x}{2}=t$$, получим:
$$\frac{dx}{2\cos^{2}0,5x}=dt$$, $$dx=(1+\cos{x})dt$$, $$dx=\left(1+\frac{1-t^{2}}{1+t^{2}}\right)dt$$, $$dx=\frac{2dt}{1+t^{2}}$$. - Найдем пределы интегрирования:
1) если $$x=0$$, то $$t=\textrm{tg}0=0$$;
2) если $$x=\frac{\pi}{3}$$, то $$t=\textrm{tg}\frac{\pi}{6}=\frac{1}{\sqrt{3}}$$. - Найдем интеграл:
$$I=\int_{0}^{\frac{1}{\sqrt{3}}}\frac{2dt(1+t^{2})}{2(1+t^{2})(1-t^{2})}$$, $$I=-\int_{0}^{\frac{1}{\sqrt{3}}}\frac{dt}{t^{2}-1}$$,
$$I=-\frac{1}{2}\textrm{ln}\left|\frac{t-1}{t+1}\right| \left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{0}^{\frac{1}{\sqrt{3}}}$$, $$I=-\frac{1}{2}\textrm{ln}\left|\frac{1-\sqrt{3}}{1+\sqrt{3}}\right|+\frac{1}{2}\textrm{ln}1$$, $$I=-\frac{1}{2}\textrm{ln}\frac{\sqrt{3}-1}{\sqrt{3}+1}$$.
Вычислите $$\int_{2}^{6}\frac{dx}{\sqrt{x+2}-\sqrt{x-2}}$$:
- Формула преобразования дифференциала:
$$\int f(x)dx=\int \frac{f(x)dg(x)}{g{}'\left (x \right )}$$. - Формула Ньютона-Лейбница:
$$\int_{a}^{b} f(x)dx=F(x)\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{a}^{b}=F(b)-F(a)$$.
- Преобразуем подынтегральную функцию:
$$f(x)=\frac{1}{\sqrt{x+2}+\sqrt{x-2}}$$,
$$f(x)=\frac{\sqrt{x+2}-\sqrt{x-2}}{(x+2)-(x-2)}$$,
$$f(x)= \frac{1}{4} \left (\sqrt{x+2}-\sqrt{x-2} \right )$$. - Найдем сумму интегралов, изменив форму дифференциалов:
$$I=\frac{1}{4}\int_{2}^{6}(x+2)^{\frac{1}{2}}d(x+2)-\frac{1}{4}\int_{2}^{6}(x-2)^{\frac{1}{2}}d(x-2)$$,
$$I=\frac{1}{6} \left ((x+2)^{\frac{3}{2}}-(x-2)^{\frac{3}{2}} \right )\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{2}^{6} $$,
$$I=\frac{1}{6}\left ( 8^{1,5}+4^{1,5}-4^{1,5}-0 \right )=\frac{8\sqrt{2}}{3}$$.
$$\int_{a}^{b} (kx+b) dx=\frac{1}{k} F (kx+b)\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{a}^{b}$$.
Значение интеграла $$\int_{0,5}^{32}\frac{dx}{4x-\sqrt[6]{2x}}$$ равно:
- Формула преобразования дифференциала:
$$\int f(x)dx=\int \frac{f(x)dg(x)}{g{}'\left (x \right )}$$. - Табличный интеграл:
$$\int \frac{ dx}{x}=\textrm{ln}|x|+C$$. - Формула Ньютона-Лейбница:
$$\int_{a}^{b} f(x)dx=F(x)\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{a}^{b}=F(b)-F(a)$$.
- Полагая $$\sqrt[6]{2x}=t$$, получим:
$$4x=2t^{6}$$, $$dx=3t^{5}dt$$. - Найдем пределы интегрирования:
1) если $$x=0,5$$, то $$t=\sqrt[6]{1}=1$$;
2) если $$x=32$$, то $$t=\sqrt[6]{64}=2$$. - Найдем интеграл:$$I=\int_{1}^{2}\frac{3t^{5}dt}{2t^{6}-t}$$, $$I=\int_{1}^{2}\frac{3t^{4}dt}{2t^{5}-1}$$,$$I=\int_{1}^{2}\frac{3t^{4}d(2t^{5}-1)}{(2t^{5}-1) \cdot 10t^{4}}$$, $$I=0,3 \int_{1}^{2}\frac{d(2t^{5}-1)}{2t^{5}-1}$$,$$I=0,3\textrm{ln}|2t^{5}-1| \left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{1}^{2}$$, $$I=0,3(\textrm{ln}63-\textrm{ln}1)=0,3\textrm{ln}63$$.
Интеграл можно найти иначе, не изменяя пределы интегрирования:
$$I=0,3\textrm{ln}|2t^{5}-1| \left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{t1}^{t2}$$,
$$I=0,3\textrm{ln}|2^{6}\sqrt{(2x)^{5}}-1|\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{0,5}^{32}$$,
$$I=0,3\textrm{ln}|2\cdot32-1|-0,3ln|2\cdot-1|$$,
$$I=0,3\textrm{ln}63-0,3\textrm{ln}1=0,3\textrm{ln}63$$.
Вычислите $$\int_{0}^{\pi }\sin2x \sin 5xdx$$:
- $$\sin \alpha\cdot \sin\beta =\frac{1}{2}(\cos(\alpha -\beta )-\cos(\alpha +\beta ))$$;
- $$\int \cos kx dx= \frac{1}{k}\sin kx+C$$;
- $$\int \sin kx dx= -\frac{1}{k}\cos kx+C$$.
$$\sin n \pi=0$$, где $$n\in\textrm{Z}$$.
Значение интеграла $$\int_{-4}^{4}\frac{5xdx}{\sqrt{5+x}}$$ равно:
- Табличный интеграл:
$$\int x^n dx=\frac{x^{n+1}}{n+1}+C$$. - Формула Ньютона-Лейбница:
$$\int_{a}^{b} f(x)dx=F(x)\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{a}^{b}=F(b)-F(a)$$.
- Полагая $$\sqrt{5+x}=t$$, получим:
$$5+x=t^{2}$$, $$x=t^{2}-5$$, $$dx=2tdt$$. - Найдем пределы интегрирования:
1) если $$x=-4$$, то $$t=\sqrt{5-4}=1$$;
2) если $$x=4$$, то $$t=\sqrt{5+4}=3$$. - Найдем интеграл:
$$I=\int_{1}^{3}\frac{5(t^{2}-5) \cdot 2tdt}{t}$$, $$I=10\int_{1}^{3}(t^{2}-5)dt$$,
$$I=10(\frac{t^{3}}{3}-5t)\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{1}^{3}$$,
$$I=10\left(9-15-\frac{1}{3}+5\right)=-\frac{40}{3}$$.
Интеграл можно найти иначе, не изменяя пределы интегрирования:
$$I=10(\frac{t^{3}}{3}-5t) \left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{t_{1}}^{t_{2}}$$,
$$I=10(\frac{\sqrt{(5+x)^{3}}}{3}-5\sqrt{5+x})\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{-4}^{4}$$,
$$I=10\left(9-15-\frac{1}{3}+5\right)=-\frac{40}{3}$$.
Вычислите $$\int_{-1}^{14}\frac{dx}{\sqrt[4]{(x+2)^3}}$$:
- Формула преобразования дифференциала:
$$\int f(x)dx=\int \frac{f(x)dg(x)}{g{}'\left (x \right )}$$. - Табличный интеграл:
$$\int x^n dx=\frac{x^{n+1}}{n+1}+C$$. - Формула Ньютона-Лейбница:
$$\int_{a}^{b} f(x)dx=F(x)\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right|_{a}^{b}=F(b)-F(a)$$.
$$\int (kx+b)^n dx=\frac{1}{k} \frac{\left (kx+b \right )^{n+1}}{n+1}+C$$.