Интегрирование рациональных функцийВыражение вида , где , - многочлены степени m и n соответственно, называется рациональной дробью (рациональной функцией). Рациональная дробь называется правильной, если m < n, и неправильной, если m n. Если дробь неправильная, то делением многочлена на можно привести её к сумме многочлена и правильной дроби. Элементарными дробями называют правильные дроби следующих видов: I. ; II. , где ; III. , где ; IV. , где , , A, B, p, q, a – действительные числа. Интегралы от элементарных дробей можно вычислить следующим образом. I. ; II. ; III. Для вычисления интеграла выполним три вспомогательных действия. 1) Обозначим знаменатель дроби = t, откуда, дифференцируя, имеем , или . 2) Выделим в числителе дроби производную знаменателя: . 3) Выделим в знаменателе дроби полный квадрат: = . Тогда исходный интеграл можно представить в виде суммы двух интегралов, из которых первый можно вычислить заменой = t, второй – сведением к табличному интегралу. = + = . IV. Аналогично предыдущему случаю интеграл можно представить в виде суммы двух интегралов = , из которых первый найдём с помощью замены = t, а второй преобразуем, выделив в знаменателе дроби полный квадрат: = . Обозначив , получим = . Интеграл вычисляется по рекуррентной формуле: , которая после (n - 1)-кратного применения сводит исходный интеграл к табличному интегралу .
Пример. Найти интеграл . Решение. Данный интеграл является интегралом III типа. Выделив в знаменателе полный квадрат, приведём интеграл к табличному интегралу.
Пример. Найти интеграл . Решение. Данный интеграл является интегралом III типа. Выполним три вспомогательных действия. 1) Обозначим знаменатель дроби = t, откуда, дифференцируя, имеем , или . 2) Выделим в числителе дроби производную знаменателя: . 3) Выделим в знаменателе дроби полный квадрат: = . Тогда исходный интеграл можно представить в виде суммы двух интегралов = 6 , из которых первый найдём с помощью замены = t, а второй сведём к табличному интегралу, выделив в знаменателе дроби полный квадрат. Получим = .
|