7 Calkowanie funkcji niewymiernych

background image

1

Całkowanie funkcji niewymiernych

Całki z funkcji niewymiernych sprowadzamy do całek z funkcji wymiernych.

dx

d

cx

b

ax

x

R

n

+

+

,

d

c

b

a

bc

ad

,

,

,

0

- liczby rzeczywiste

R

– funkcja wymierna dwu zmiennych

( )

( )

( )

y

x

W

y

x

P

y

x

R

,

,

,

=

a

c

t

d

t

b

x

d

cx

b

ax

t

d

cx

b

ax

t

n

n

n

n

=

+

+

=

+

+

=

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

dt

a

c

t

bc

ad

nt

dx

dt

a

c

t

d

t

b

c

nt

a

ct

d

nt

dx

n

n

n

n

n

n

n

2

1

2

1

1

=

=

(

)

dx

c

bx

ax

x

R

+

+

2

,

R

– funkcja wymierna dwu zmiennych

0

0

4

2

a

ac

b

1)

0

>

a

pierwsze podstawienie Eulera

t

a

b

c

t

x

xt

a

t

c

bx

x

a

t

c

bx

ax

2

2

2

2

2

+

=

=

+

=

+

+

(

)

(

)

(

)

(

)

dt

t

a

b

c

a

tb

t

a

dx

dt

t

a

b

c

t

a

t

a

b

t

dx

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

+

+

+

=

+

+

=

Inne podstawienia:

x

a

t

c

bx

ax

+

=

+

+

2

,

t

x

a

c

bx

ax

=

+

+

2

background image

2

Przykład

C

x

k

x

t

dt

t

t

k

t

dt

t

k

t

t

k

t

k

x

dt

t

k

t

dx

t

k

t

x

x

tx

t

k

x

x

t

k

x

k

x

dx

+

+

±

=

=

=

±

±

=

±

=

±

±

=

=

+

=

±

=

±

=

±

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

ln

ln

1

2

2

2

2

2

2

1


2)

0

>

c

drugie podstawienie Eulera

2

2

2

2

2

t

a

b

t

c

x

t

c

xt

b

ax

c

xt

c

bx

ax

=

=

+

+

=

+

+

(

)

(

)

(

)

(

)

dt

t

a

tb

a

c

t

c

dx

dt

t

a

b

t

c

t

t

a

c

dx

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

+

=

+

=

Inne podstawienia:

c

xt

c

bx

ax

=

+

+

2

3)

0

0

<

<

c

a

trzecie podstawienie Eulera

(

(

)(

)

2

1

2

2

1

:

,

0

x

x

x

x

a

c

bx

ax

R

x

x

zał

=

+

+

>

(

)

(

)(

)

(

)

2

1

2

2

2

1

2

2

1

1

2

t

a

x

t

ax

x

x

x

t

x

x

x

x

a

x

x

t

c

bx

ax

=

=

=

+

+

(

) (

)

(

)

(

)

(

)

dt

a

t

x

x

ta

dx

dt

a

t

x

t

ax

t

a

t

tx

dx

2

2

1

2

2

2

1

2

2

2

1

2

2

2

=

+

=

background image

3

Wzór Abela

( )

( )

+

+

+

+

+

=

+

+

c

bx

ax

dx

k

c

bx

ax

x

W

dx

c

bx

ax

x

W

n

n

2

2

1

2

,

gdzie

n

W

,

1

n

W

– wielomiany stopnia odpowiednio

n

i

1

n

,

R

k

Dane:

W

n

,a ,b, c

Szukane:

( )

?

?,

1

=

=

k

x

W

n

Metoda współczynników nieoznaczonych

Po zró niczkowaniu to samo ci we wzorze Abela otrzymujemy:

( )

( )

( )

c

bx

ax

k

c

bx

ax

b

ax

x

W

c

bx

ax

x

W

c

bx

ax

x

W

n

n

n

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

+

+

2

2

1

2

1

2

2

2

( )

( )

(

)

( )(

)

k

b

ax

x

W

c

bx

ax

x

W

x

W

n

n

n

+

+

+

+

+

=

2

1

2

1

2

1

Powy sza to samo jest to samo ci wielomianów, zatem jest ona spełniona gdy współczynniki

przy odpowiednich pot gach wielomianu po prawej stronie i po lewej stronie to samo ci s sobie
równe. St d łatwo wyznaczy współczynniki wielomianu

W

n

oraz stał

k

.

Przykład

(

)

+

+

=

2

2

2

2

4

4

4

8

x

x

dx

k

x

x

B

Ax

dx

x

x

x

nast pnie ró niczkuj c to równanie otrzymujemy:

(

)

2

2

2

2

2

4

1

4

2

2

4

4

4

8

x

x

k

x

x

x

B

Ax

x

x

A

x

x

x

+

+

+

=

(

)

(

)(

)

k

x

B

Ax

x

x

A

x

+

+

+

=

2

4

8

2

2

z czego łatwo jest wyliczy :

=

=

=

2

3

2

1

k

B

A

czyli:

+

+

=

2

2

2

2

4

2

4

3

2

4

8

x

x

dx

x

x

x

dx

x

x

x

background image

4

(

)

C

x

t

t

dx

t

dx

dt

dx

t

x

x

dx

x

x

dx

+

=

=

=

=

=

=

=

=

=

2

2

arcsin

arcsin

1

4

4

2

2

2

2

2

4

4

2

2

2

2

C

x

x

x

x

dx

x

x

x

+

+

+

=

2

2

arcsin

2

4

3

2

4

8

2

2

2

( )

(

)

+

+

=

dx

c

bx

ax

x

x

W

I

k

n

2

α

N

k

R

∈ ,

α


Je eli

k

n

( )

(

)

( )

( )

(

)

k

k

n

x

x

R

x

P

x

x

W

α

α

+

=

( )

( )

(

)

+

+

+

+

+

=

dx

c

bx

ax

x

x

R

dx

c

bx

ax

x

P

I

k

2

2

α

gdzie pierwsz całk rozwi zujemy metod współczynników nieoznaczonych, a drug – w
nast puj cy sposób (przypadek

n<k

)


Je eli

k

n

<

Stosujemy podstawienie

dt

t

dx

t

x

x

t

2

1

1

1

=

=

=

α

α

a nast pnie rozwi zujemy całk metod

współczynników nieoznaczonych.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:

więcej podobnych podstron