Выделяют четыре основных типа интегралов, содержащих иррациональные функции:
· Первый тип включает в себя интегралы, которые вычисляются методом замены переменной.
Примеры:
a)
b)
с)
Таким образом, к первому типу можно отнести следующие подынтегральные выражения, представленные в таблице 5.
Таблица 5.
№ | подынтегральное выражение | преобразования | замена | dx |
1. | ||||
2. | ||||
3. | ||||
4. | , | |||
5. | , где |
· Ко второму типу относят интегралы вида , где Pn(x) – многочлен п- ой степени. Интеграл находится с помощью тождества, называемое методом неопределённых коэффициентов:
= ,
где Qn-1(x) – многочлен степени равной п-1 с неопределёнными коэффициентами, λ – некоторый неопределённый коэффициент.
Примеры:
а)
Здесь n = 3, поэтому соответствующее тождество имеет вид:
.
Продифференцируем полученное выражение:
Умножим на и сгруппируем коэффициенты при одинаковых степенях х:
=
=
Итого =
=
b)
Здесь n = 4, поэтому соответствующее тождество имеет вид:
Дифференцируем полученное выражение:
Перегруппировываем:
· К третьему типу относят интегралы вида .
Интегрируются с помощью тригонометрической подстановки, которая называются подстановкой Эйлера. При необходимости выделяют под радикалом полный квадрат, т.е. , и вводят обозначение: , .
Примеры:
a)
b)
с)
Таким образом, введя новые обозначения имеем следующие подынтегральные выражения, которые будут иметь соответствующие тригонометрические подстановки, представленные в таблице 6.
№ | подынтегральное выражение | замена | dt |
или | или | ||
или | или | ||
или | или |
Таблица 6.
· Четвёртый тип , где m, n, и p – рациональные числа, называют интегралами от дифференциального бинома.
Академиком Чебышевым П.Л.[1] было доказано, что интеграл от дифференциального бинома может быть выражен через элементарные функции только в следующих трех случаях: Таблица 7.
№ | случаи | замена |
р – целое число | или , где l-общий знаменатель m и n. | |
– целое число | подстановкой , где s – знаменатель числа р. | |
- целое число | , где s – знаменатель числа р. |
Примеры:
a)
b)
Примеры интегралов, не выражающихся через
Элементарные функции
1. Интеграл вида :
a) Р(х) – многочлен третей или четвёртой степени без кратных
корней, такой многочлен называется эллиптическим:
· – эллиптический интеграл 1 рода;
· – эллиптический интеграл 2 рода;
· – эллиптический интеграл 3 рода.
(0 < k < 1, h – комплексное число)
b) Р(х) – многочлен степени выше четвертой, то интеграл называется ультраэллиптическим.
c) Р(х) – многочлен выражаемый через элементарные функции называется псевдоэллиптическим.
2. - интеграл Пуассона[2].
3. - интегралы Френеля[3].
4. - интегральный логарифм.
5. - интегральная показательная функция.
6. - интегральный синус.