background image

Wykład szósty

Całka nieoznaczona c.d.

Wzory podstawowe

Z definicji funkcji pierwotnej i wzorów na pochodne funkcji elementarnych wynikają następujące
wzory podstawowe:

Z

0dx C

Z

dx C

Z

x

α

dx =

x

α+1

α + 1

C, α 61

Z

dx

x

= ln |x| C

Z

sin xdx − cos C

Z

cos xdx = sin C

Z

dx

cos

2

x

= tg C

Z

dx

sin

2

x

− ctg C

Z

dx

1 + x

2

= arctg C

Z

dx

− x

2

= arcsin C

Z

e

x

dx e

x

C,

Z

a

x

dx =

a

x

ln a

C, a > ∧ a 6= 1

Z

sh xdx = ch C

Z

ch xdx = sh C

Z reguł różniczkowania wynikają wzory:

Z

((x) + g(x))dx =

Z

(x)dx +

Z

g(x)dx ,

Z

A · f (x)dx A ·

Z

(x)dx , A ∈ R

Tw. (o całkowaniu przez części) Jeżeli funkcje f , f

0

, g , g

0

są ciągłe na przedziale X, to

R

(x)g

0

(x)dx (x)g(x

R

f

0

(x)g(x)dx

Niech oznacza przedział w R. Przez C

n

(X) oznaczamy zbiór wszystkich funkcji, które mają

ciągłe pochodne do – tego rzędu włącznie na przedziale X. Jeżeli funkcja f ∈ C

n

(X), to

mówimy, że f jest klasy C

n

na zbiorze X.

background image

Tw. (całkowaniu przez podstawienie h(x)). (X

h

→ T

g

→ R). Jeżeli

1. funkcja jest klasy C

1

na przedziale h(X);

2. funkcja posiada funkcję pierwotną na przedziale T

to prawdziwa jest równość

Z

g(h(x))h

0

(x)dx =

Z

g(t)dt G(h(x)) + C , C ∈ R.

Uwaga 1. Prawdziwe są wzory:

Z

dx

x

2

K

= ln |x +

x

2

K| C,

Z

x

2

Kdx =

K

2

ln |x +

x

2

K| +

x

2

x

2

C

Z

dx

a

2

− x

2

= arcsin

x

a

C,

Z

a

2

− x

2

dx =

a

2

2

arcsin xa +

x

2

a

2

− x

2

C

Uwaga 2. Ogólnie:

Z

f

0

(x)

(x)

dx = ln |f (x)oraz

Z

f

α

(x· f

0

(x)dx =

1

α + 1

f

α+1

(x) + C

Całkowanie funkcji wymiernych

Ułamki proste pierwszego rodzaju:

A

(x − a)

n

drugiego rodzaju:

Ax B

(x

2

px q)

n

a, A, B, p, q ∈ R,

n ∈ N i wielomian x

2

px jest nierozkładalny.

Całkowanie funkcji wymiernych właściwych (st Lst M) polega na rozkładzie tej funkcji na
ułamki proste i całkowaniu każdego składnika rozkładu.

Z

A

(x − a)

n

dx =

A

(1 − n)

·

1

(x − a)

n−1

C

, n 6= 1

A · ln |x − a| C

, n = 1

Przy całkowaniu ułamków drugiego rodzaju, jeśli n ­ 2, to korzysta się ze wzoru rekurencyjnego:

Z

dx

(x

2

+ 1)

n

=

1

2(n − 1)

x

(x

2

+ 1)

n−1

+

2n − 3

2n − 2

Z

dx

(x

2

+ 1)

n−1

, n 6= 1

arctg C

, n = 1

Tw. (o całkowaniu przez podstawienie φ(t)) (T

φ

→ X

f

→ R) Jeżeli

1. funkcja φ jest różnowartościowa i klasy C

1

na przedziale φ();

2. funkcja posiada funkcję pierwotną na przedziale X

to prawdziwa jest równość

Z

(x)dx =

Z

(φ(t)) · φ

0

(t)dt (φ

1

(x)) + C ,

gdzie oznacza funkcje pierwotną funkcji podcałkowej w całce po prawej stronie.