Понятие неопределенного интеграла
Функция F (x) называется первообразной для функции f (x) на некотором промежутке Х, если для любого элемента выполняется равенство F' (x) = f (x).
Если F (x) — одна из первообразных для функции f (x) на промежутке Х, то всякую другую первообразную Ф (х) на промежутке Х можно представить в виде Ф (х) = F (x) + с, где с — постоянная величина.
Неопределенным интегралом от функции f (x) называется множество всех ее первообразных, т. е. .
При этом f (x) — подынтегральная функция, f (x) dx — подынтегральное выражение, знак неопределенного интеграла, х —
переменная интегрирования.
Операция нахождения неопределенного интеграла от функции называется интегрированием этой функции.
Свойства неопределенного интеграла:
1.
2.
3.
4. где с — постоянная величина.
5. .
6. Если = F (x) + c и — дифференцируемая функция, то = F (и) + c.
Таблица основных неопределенных интегралов:
1.
2.
3.
4. .
5. .
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Интегрирование методом замены переменной и по частям
Метод замены переменной проводится по формуле
где х = — некоторая дифференцируемая функция.
Если и = и (х), v = v (x) — некоторые дифференцируемые функции, то справедлива формула интегрирования по частям
Интегрирование простейших рациональных дробей
Интегрирование проводят в зависимости от типа простейшей рациональной дроби.
1. (А, а — постоянные действительные числа) — простейшая рациональная дробь первого типа.
Пример. = = = = = = .
2. (А, а, т — постоянные числа, , ) — простейшая рациональная дробь второго типа.
Пример. = = = =
= = = .
3. (М, N, p, q — постоянные числа, М, N, p, q , х 2 + рх + q не имеет действительных корней) — простейшая рациональная дробь третьего типа.
Пример. = + =
= dx + = dx – ·
· + 5 · = =
= – = – =
=[ d (x + 2) = (x + 2) 'dx = dx ] = – = ·
· – arctg (x + 2) + c.
4. (М, N, р, q — постоянные числа, М, N, р, q , , ; х 2 + рх + q не имеет действительных корней) — простейшая рациональная дробь четвертого типа.
Интеграл от этой дроби считается с помощью рекуррентных формул, позволяющих уменьшить число т до 1.
Интегрирование правильных и неправильных рациональных дробей
Рациональная дробь (Qn (x), Qm (x) — некоторые многочлены степеней n и m соответственно) называется правильной, если , и неправильной в противном случае (если ).
Для интегрирования правильной дроби ее предварительно раскладывают на простейшие дроби. Для этого многочлен Qn (x) разлагают на неприводимые множители. Общий вид такого разложения следующий:
= + + … +
+ + … + + … + + +
+ +…+ ,
где А 1, А 2, …, Аk, В 1, В 2, …, Вr , М 1, М 2, …, Мs , N 1, N 2, …, Ns — некоторые неопределенные действительные коэффициенты, которые следует еще определить.
Интегрирование неправильной рациональной дроби сводят к интегрированию правильной рациональной дроби выделением из первой целой части.