Методические указания, контрольные работы по дисциплине "Математика" (2 семестр). Кузьмин С.Ю. - 22 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

22
Приложение 3.
Интегрирование правильных рациональных дробей
подынтегральное
выражение
преобразования замена
dx
I.
bax +
1
tbax
=
+
a
dt
dx =
II.
m
bax )(
1
+
tbax
=
+
a
dt
dx =
III.
qpxx ++
2
1
+
+
42
1
2
2
p
q
p
x
t
p
x =+
2
dtdx =
IV.
qpxx
NMx
++
+
2
+
+
+
42
2
2
p
q
p
x
NMx
,
2
t
p
x =+
dtdx =
и разбиваем
подынтегральное
выражение на два
интеграла
V.
n
qpxx )(
1
2
++
p
q
p
x
+
+
42
1
2
2
t
p
x =+
2
dtdx =
и применяем рекуррентную формулу
.
)(
)22(
32
))(22()(
12122
+
+
+
=
+
nnn
st
dt
ns
n
stns
t
st
dt
m, n – натуральные числа (m 2, n 2) и D <0.
Теорема (метод неопределенных коэффициентов). Если
)(
)(
)(
xP
xQ
xf =
- пра-
вильная рациональная дробь, где знаменатель имеет вид:
P(x) = (x - a)
α
…(x - b)
β
(x
2
+ px + q)
λ
…(x
2
+ rx + s)
μ
),
то эта дробь может быть разложена на сумму простейших дробей:
,
)(
...
)(
...
)(
...
)(
)(
...
)(
)(
...
)(
...
)(
)(
)(
222
22
2
11
222
22
2
11
2
21
2
21
μ
μμ
λ
λλ
β
β
α
α
srxx
SxR
srxx
SxR
srxx
SxR
qpxx
NxM
qpxx
NxM
qpxx
NxM
bx
B
bx
B
bx
B
ax
A
ax
A
ax
A
xP
xQ
++
+
++
++
+
+
++
+
++
++
+
++
++
+
+
+
++
+
+
++
+
++
++
+
=
где
A
i
, B
i
, M
i
, N
i
, R
i
, S
i
некоторые постоянные величины.
                                                               Приложение 3.
                   Интегрирование правильных рациональных дробей

       подынтегральное
№                                     преобразования                 замена                      dx
          выражение
                  1                                                                               dt
 I.                                                                  ax + b = t              dx =
                ax + b                                                                            a
                  1                                                                               dt
II.                                                                  ax + b = t              dx =
              (ax + b) m                                                                          a
                                                       1
                 1                             2                          p                  dx = dt
III.                                 ⎛    p⎞ ⎛        p2 ⎞           x+     =t
             x + px + q
              2
                                     ⎜ x + ⎟ + ⎜⎜ q −    ⎟                2
                                     ⎝    2⎠ ⎝        4 ⎟⎠
                                             Mx + N                                 dx = dt и разбиваем
               Mx + N                          2                          p          подынтегральное
IV.                                  ⎛    p⎞ ⎛      p2 ⎞             x+     = t,
             x + px + q
              2
                                               ⎜
                                     ⎜ x + ⎟ + ⎜q −    ⎟                  2          выражение на два
                                     ⎝    2⎠ ⎝      4 ⎟⎠
                                                                                        интеграла
                                                           1
                                     ⎛⎛            2        2 ⎞
                                     ⎜ ⎜ x + p ⎞⎟ + ⎛⎜ q − p ⎞⎟ ⎟
                 1                                                        p                  dx = dt
V.                                                                   x+     =t
           ( x + px + q ) n          ⎜⎝      2 ⎠ ⎜⎝        4 ⎟⎠ ⎟⎠
              2
                                     ⎝                                    2


                                и применяем рекуррентную формулу
                               dt                t                 2n − 3          dt
                        ∫ (t 2 + s) n = s(2n − 2)(t 2 + s) n −1 + s(2n − 2) ∫ (t 2 + s) n −1 .
m, n – натуральные числа (m ≥ 2, n ≥ 2) и D <0.

                                                                                                       Q( x)
Теорема (метод неопределенных коэффициентов). Если f ( x) =                                                  - пра-
                                                                                                       P( x)
вильная рациональная дробь, где знаменатель имеет вид:
P(x) = (x - a)α…(x - b)β(x2 + px + q)λ…(x2 + rx + s)μ ),
то эта дробь может быть разложена на сумму простейших дробей:
Q( x)     A         A2                   Aα                 B1         B2                 Bβ          M x + N1
      = 1 +                  + ... +          α
                                                 + ... +          +           + ... +           β
                                                                                                  + 21            +
P ( x) x − a ( x − a )    2
                                     ( x − a)            ( x − b ) ( x − b) 2
                                                                                      ( x − b)       x + px + q
                                                                                                                    где
     M 2x + N2                M λ x + Nλ                 R1 x + S1        R2 x + S 2                 Rμ x + S μ
+ 2                + ... + 2                    + ... + 2           +                     + ... + 2               ,
  ( x + px + q ) 2         ( x + px + q) λ              x + rx + s ( x 2 + rx + s ) 2             ( x + rx + s) μ
Ai, Bi, Mi, Ni, Ri, Si – некоторые постоянные величины.




                                                               22