Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Интегрирование рациональных выражений




Рассмотрим интеграл от рациональной дроби , в которой степень многочлена в числителе не меньше степени многочлена в знаменателе. Деление с остатком числителя на знаменатель позволяет представить эту подынтегральную функцию в виде суммы многочлена, как целой части данной неправильной рациональной дроби, и некоторой правильной рациональной дроби (степень многочлена меньше степени многочлена ).

1.13). . Подынтегральная функция здесь - это неправильная рациональная дробь.

Деление с остатком (“деление в столбик”) позволяет выделить ее целую часть и представить в виде: . А исходный интеграл вычисляется как разность двух интегралов.

.

Из курса алгебры известна следующая

Теорема. Любая правильная рациональная дробь может быть представлена в виде суммы простейших дробей вида

,

где ; .

1.14). . В соответствии с разложением знаменателя данной рациональной дроби по корням сама дробь по сформулированной выше Теореме представляется в виде суммы простейших дробей первого типа

.

Умножая обе части этого равенства на , получим

.

Это равенство двух многочленов выполняется тождественно для всех , а это возможно только при совпадении коэффициентов при одинаковых степенях .

Решая эту систему трех линейных уравнений с тремя неизвестными, получаем , ,

. Таким образом, подынтегральная функция представляется в виде

,

поэтому

.

1.15). . Поскольку многочлен третьей степени в знаменателе данной правильной дроби обращается в нуль при , остальные его корни находим делением этого многочлена на , и получаем следующее разложение знаменателя дроби по корням

,

в соответствии с которым по той же Теореме записываем представление подынтегральной функции в виде

.

В этом представлении множителю соответствуют две дроби второго и первого типа. Умножая обе части этого равенства на , т.е. освобождаясь от знаменателей, получим равенство двух многочленов . Составить систему

для определения коэффициентов можно двумя способами: приравнять коэффициенты при одинаковых степенях , или подставить в равенство многочленов . Итак, получаем . Следовательно,

.

1.16). . Разложение знаменателя по корням

определяет представление подынтегральной функции в виде суммы простейших дробей первого и третьего типов

.

Коэффициенты находим из тождества

,

в которое подставляем четыре различных значения . Отсюда система

,

имеющая решение . Таким образом, исходный интеграл представлен в виде суммы следующих интегралов:

.

Последний интеграл в правой части равенства вычислим выделяя в числителе производную

знаменателя и выделяя полный квадрат в знаменателе второго из следующих интегралов:

.

Окончательный ответ выглядит так

.

Замечание. При вычислении интеграла были продемонстрированы два основных приема, используемых для интегрирования функций, содержащих квадратный трехчлен, например, интегралов от простейших дробей третьего типа: . А именно: выделение в числителе производной знаменателя и выделение полного квадрата в знаменателе. В том случае, когда квадратный трехчлен в знаменателе имеет действительные корни, следует пользоваться тем, что подынтегральная функция разлагается на две простейшие дроби первого типа.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-02; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2179 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Не будет большим злом, если студент впадет в заблуждение; если же ошибаются великие умы, мир дорого оплачивает их ошибки. © Никола Тесла
==> читать все изречения...

2575 - | 2263 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.01 с.