plik


ÿþR+gas Tehnisk universitte. In~eniermatemtikas katedra. Lekciju konspekts. 2. nodarb+ba Nodarb+bas saturs: Racionlas da<as, +stas un ne+stas. Racionlas elementrda<as, to integraana. *stas racionlas da<as izteikaana elementrda<u summas veid. 2.1. Racionlas da<as, +stas un ne+stas Defin+cija. Par da<veida racionlu funkciju sauc divu polinomu attiec+bu Qm(x) b0 xm + b1xm-1 + b2 xm-2 + K + bm-1x + bm = , Pn(x) a0 xn + a1xn-1 + a2 xn-2 + K + an-1x + an kur m, n " N. Ja m < n , tad ao funkciju sauc par +stu da<veida racionlu funkciju, ja m e" n ,  par ne+stu da<veida racionlu funkciju. Ja zemintegr<a funkcija ir ne+sta da<veida racionla funkcija, tad t jizsaka k polinoma un +stas da<veida racionlas funkcijas summa, izdalot skait+tja polinomu ar x4 - 3x3 + 2x - 6 saucja polinomu. Piemram, funkcija ir ne+sta da<veida racionla x2 +1 funkcija. Izdalm polinomus: x4 - 3x3 + 2x - 6 x2 +1 x4 + x2 x2 - 3x -1 - 3x3 - x2 + 2x - 6 - 3x3 - 3x - x2 + 5x - 6 - x2 -1 5x - 5 Tad doto funkciju var prrakst+t adi: x4 - 3x3 + 2x - 6 5x - 5 = x2 - 3x -1+ . x2 +1 x2 +1 Integrli no ne+stas da<veida racionlas funkcijas sadala divu integr<u summ, kur pirmajam integrlim zemintegr<a funkcija ir polinoms (integr katru saskaitmo atsevia7i), otrajam  +sta da<veida racionla funkcija. 2. nodarb+ba. 1. lpp. Augstk matemtika. I. Volodko R+gas Tehnisk universitte. In~eniermatemtikas katedra. Lekciju konspekts. 2.2. Racionlas elementrda<as. *stas racionlas da<as izteikaana elementrda<u summas veid Lai nointegrtu +stu da<veida racionlu funkciju, saucja polinoms jsadala reizintjos. Polinomam ir iespjamas etru veidu saknes: 1) rela vienkraa sakne a, tai atbilst reizintjs (x - a); k 2) rela vairkkrt+ga sakne a ar krtu k, tai atbilst reizintjs (x - a) ; 3) vienkraa kompleksa sakne a + bi , tad polinoma sakne ir ar+ kompleksi saist+tais skaitlis a - bi . `+m saknm atbilst reizintjs (x2 + px + q), kur p = -2a , q = a2 + b2 ; 4) vairkkrt+ga kompleksa sakne a + bi ar krtu k, ar+ aaj gad+jum polinoma sakne ar to paau krtu ir ar+ kompleksi saist+tais skaitlis a - bi . `+m saknm k atbilst reizintjs (x2 + px + q) . Kad saucja polinoms sadal+ts reizintjos, +sta da<veida racionla funkcija jsadala elementrda<s. Atkar+b no saucja polinoma saknm ir etru veidu elementrda<as: 1) relai vienkraai saknei a atbilst elementrda<a A ; x - a 2) relai saknei a ar krtu k (k > 1) atbilst elementrda<a A1 A2 A3 Ak + + + L+ ; k k -1 k -2 x - a (x - a) (x - a) (x - a) 3) vienkrau kompleksu sakFu prim a + bi un a - bi atbilst elementrda<a Ax + B ; x2 + px + q 4) kompleksu sakFu prim a + bi un a - bi ar krtu k (k > 1) atbilst elementrda<a A1x + B1 A2 x + B2 Ak x + Bk + +L + . k k -1 x2 + px + q (x2 + px + q) (x2 + px + q) Atbilstoao elementrda<u summu pieved pie kopsaucja un, piel+dzinot iegkto skait+tju ar dots +sts da<veida racionls funkcijas skait+tju, apr7ina nezinmos koeficientus. 15 -11x Piemrs. *stu racionlu da<veida funkciju sadal+t elementrda<u summ. x3 - 4x2 + 3x Risinjums. Dots funkcijas saucju sadal+sim reizintjos: 2. nodarb+ba. 2. lpp. Augstk matemtika. I. Volodko R+gas Tehnisk universitte. In~eniermatemtikas katedra. Lekciju konspekts. 15 -11x 15 -11x 15 -11x = = . x3 - 4x2 + 3x x(x2 - 4x + 3) x(x -1)(x - 3) T k visas saucja polinoma saknes ir relas un vienkraas, katram reizintjam saucj atbilst pirm veida elementrda<a: 15 -11x A B C A(x -1)(x - 3)+ Bx(x - 3)+ Cx(x -1) = + + = . x(x -1)(x - 3) x x -1 x - 3 x(x -1)(x - 3) T k pirm un pdj da<as ir viendas un to saucji ir viendi, tad ar+ skait+tjiem jbkt viendiem: 15 -11x = A(x -1)(x - 3)+ Bx(x - 3)+ Cx(x -1). Pdjai viend+bai jizpilds jebkuram x, tpc viend+b var ievietot jebkuras x vrt+bas. Pats vienkrakais veids, k atrast koeficientus A, B, C, ievietot x viet saucja polinoma saknes: x = 0 : 15 - 0 = A Å"(-1)Å"(- 3)+ B Å" 0 + C Å" 0 Ò! 15 = 3A Ò! A = 5; x = 1: 15 -11 = A Å" 0 + B Å"1Å"(- 2)+ C Å" 0 Ò! 4 = -2B Ò! B = -2 ; x = 3 : 15 - 33 = AÅ" 0 + B Å" 0 + C Å" 3Å" 2 Ò! -18 = 6C Ò! C = -3. Ttad 15 -11x 5 2 3 = - - . x(x -1)(x - 3) x x -1 x - 3 x3 + 3x2 - 5x +1 Piemrs. *stu racionlu da<veida funkciju sadal+t elementrda<u 2 (x +1) (x2 +1) summ. 2 Risinjums. Saucjs jau ir sadal+ts reizintjos. Pirmajam reizintjam (x +1) atbilst rela divkraa sakne x = -1, l+dz ar to atbilstoa elementrda<a ir otr veida; reizintjam (x2 +1) atbilst kompleksu vienkrau skait<u pris x = ±i , tdjdi atbilstoa elementrda<a ir trea veida. Ttad 2 x3 + 3x2 - 5x +1 A B Cx + D A(x2 +1)+ B(x +1)(x2 +1)+ (Cx + D)(x +1) = + + = 2 2 2 x +1 x2 +1 (x +1) (x2 +1) (x +1) (x +1) (x2 +1) Piel+dzinsim skait+tjus: 2 x3 + 3x2 - 5x +1 = A(x2 +1)+ B(x +1)(x2 +1)+ (Cx + D)(x +1) . Iegktaj viend+b ievietosim vien+go relo sakni x = -1 un vl tr+s patva<+gus relus skait<us: 2. nodarb+ba. 3. lpp. Augstk matemtika. I. Volodko R+gas Tehnisk universitte. In~eniermatemtikas katedra. Lekciju konspekts. x = -1: -1+ 3 + 5 +1 = AÅ" 2 + B Å" 0 + (- C + D)Å" 0 Ò! 8 = 2A Ò! A = 4 x = 0 : 1 = AÅ"1+ B Å"1Å"1+ (C Å" 0 + D)Å"1 Ò! 1 = 4 + B + D Ò! B + D = -3 x = 1: 1+ 3 - 5 +1 = A Å" 2 + B Å" 2 Å" 2 + (C + D)Å" 4 Ò! 0 = 8 + 4B + 4C + 4D Ò! Ò! B + C + D = -2 x = 2 : 8 +12 -10 +1 = A Å" 5 + B Å" 3Å" 5 + (2C + D)Å"9 Ò! 11 = 20 +15B +18C + 9D Ò! Ò! 5B + 6C + 3D = -3 Koeficientu B, C, D apr7inaanai esam ieguvuai sistmu: B + D = -3 §# ª# B + C + D = -2 ¨# ª#5B + 6C + 3D = -3 ©# No pirm viendojuma izteiksim D = -3 - B . Ievietojot to otraj viendojum, iegksim B + C - 3 - B = -2 , no kurienes C = 1. Ievietosim to treaaj viendojum: 5B + 6 + 3(- 3 - B) = -3, 5B + 6 - 9 - 3B = -3, 2B = 0 , B = 0 . Tad D = -3 - B = -3. Visi koeficienti apr7inti, ttad x3 + 3x2 - 5x +1 4 x - 3 = + . 2 2 x2 +1 (x +1) (x2 +1) (x +1) 2.3. Racionlu elementrda<u integraana Kad +sta racionla funkcija ir sadal+ta elementrda<u summ, tad katru elementrda<u nointegr atsevia7i. Aplkkosim, k integr katra veida elementrda<as. A d(x - a) 1) dx = A = Aln x - a + C . +"+" x - a x - a dx d(x - 9) Piemrs. = = ln x - 9 + C . +"+" x - 9 x - 9 -k +1 A (x - a) A -k 2) dx = A - a) d(x - a) = A + C = + C . +" k +"(x k -1 - k +1 (x - a) (1- k)(x - a) -2 dx (x + 3) 1 -3 Piemrs. = + C = - + C . +" 3 +"(x + 3) d(x + 3) = 2 - 2 (x + 3) 2(x + 3) 2. nodarb+ba. 4. lpp. Augstk matemtika. I. Volodko R+gas Tehnisk universitte. In~eniermatemtikas katedra. Lekciju konspekts. Ax + B 3) dx = [saucju sadal+sim pilnajos kvadrtos un izmantosim substitkciju]= +" x2 + px + q 2 ¡# p p2 ¤# A›#t - p ž# + B ›# ž# œ# Ÿ# x2 + px + q = x + + q - ¢# œ# Ÿ# ¥# 2 #  # 2 4 #  # ¢# ¥# = = dt = +" 2 t + a2 ¢# p p p2 ¥# ¢#t = x + 2 , x = t - , dx = dt, q - = a2 ¥# £# 2 4 ¦# 2 tdt Ap dt A d(t + a2)+ œ# B - Ap dt ›# ž# ›# ž# = A + B - Ÿ# Ÿ# = = œ# +" 2 +" 2 +" 2 +" 2 t + a2 2 t + a2 2 t + a2 2 t + a2 #  # #  # A Ap 1 t ›# ž# 2 = ln t + a2 + B - Ÿ# Å" arctg + C = œ# 2 2 a a #  # A Ap 1 x + p 2 ›#B ž# = ln x2 + px + q + - Ÿ# Å" arctg + C . œ# 2 2 #  # q - p2 4 q - p2 4 ¡#x2 8x +17 = x2 2 Å" 4x +16 +1 = - 4)2 +1¤# (6x +1)dx - - (x Piemrs. = = ¢# ¥# +" x2 - 8x +17 t = x - 4, x = t + 4, dx = dt £# ¦# 2 6(t + 4)+1 tdt dt 6 d(t +1)+ 25 dt = dt = 6 + 25 = = +" 2 +" 2 +" 2 +" 2 +" 2 t +1 t +1 t +1 2 t +1 t +1 2 = 3ln t +1 + 25arctgt + C = 3ln x2 - 6x +17 + 25arctg(x - 4)+ C . Ax + B 4) dx = [izmantosim 3) gad+jum lietoto substitkciju] = +" k (x2 + px + q) p ž# A›#t - Ÿ# + B œ# 2 tdt Ap dt Ap ›# ž# ›# ž#I . #  # 2 = dt = A + B - Ÿ# œ# = AI + B - Ÿ# œ# k +" k +" k +" k 2 2 2 2 2 #  # #  # (t + a2) (t + a2) (t + a2) 2 Katru no integr<iem I un Ik atrad+sim atsevia7i: -k +1 2 tdt 1 -k 1 (t + a2) 2 2 2 I = = (t + a2) d(t + a2)= Å" + C = +" k +" 2 2 2 - k +1 (t + a2) 1 1 = + C = + C . k -1 k -1 2 2(1- k)(t + a2) 2(1- k)(x2 + px + q) 2. nodarb+ba. 5. lpp. Augstk matemtika. I. Volodko R+gas Tehnisk universitte. In~eniermatemtikas katedra. Lekciju konspekts. 2 2 2 dt 1 a2 1 (t + a2)- t 1 t + a2 Ik = = dt = dt = dt - +" k +" +" +" 2 a2 2 + a2)k a2 2 + a2)k a2 2 + a2)k (t + a2) (t (t (t 2 1 t 1 dt 1 t Å" t 1 1 - dt = - dt = Ik - I . +" +" +" a2 2 + a2)k a2 2 + a2)k -1 a2 2 + a2)k a2 -1 a2 (t (t (t Integrli I apr7insim, integrjot parcili: ¡# ¤# ¢# ¥# u = t du = dt ¢# ¥# ¢# ¥# t Å" tdt tdt I = = dv = = ¢# ¥# +" k k 2 2 (t + a2) (t + a2) ¢# ¥# ¢# tdt 1 ¥# 2 = I = ¢#v = k k -1 ¥# +" 2 2 (t + a2) 2(1- k)(t + a2) £# ¦# t 1 dt = - . k -1 +" k -1 2 2 2(1- k) 2(1- k)(t + a2) (t + a2) Pdjais integrlis sakr+t ar Ik -1 . Tad iegkstam ›# ž# 1 1 t 1 œ# Ik = Ik -1 - - Ik -1 Ÿ# = a2 a2 œ# 2(1- k)(t 2 + a2)k -1 2(1- k)Ÿ# #  # ›# 1 1 1 ž# t = œ# + Å" Ÿ#Ik -1 - œ# k -1 2 a2 a2 2(1- k)Ÿ# 2a2(1- k)(t + a2) #  # jeb 2k - 3 t Ik = Ik -1 + . k -1 2 2a2(k -1) 2a2(k -1)(t + a2) Pdjo formulu sauc par rekurences formulu integr<a Ik atraaanai. Pc rekurences formulas samazina integr<a krtu, Ik izsakot ar Ik -1 , to savukrt izsaka ar Ik -2 , utt., l+dz I2 izsaka ar I1 , kur dt dt 1 t I1 = = = arctg + C . +" 1 +" 2 2 t + a2 a a (t + a2) dx Piemrs. Atrast integrli . +" 3 (x2 +16) Risinjums. Dotaj gad+jum k = 3, a = 4 . Tad pc formulas iegksim 2. nodarb+ba. 6. lpp. Augstk matemtika. I. Volodko R+gas Tehnisk universitte. In~eniermatemtikas katedra. Lekciju konspekts. 2 Å" 3 - 3 x 3 x I3 = I2 + = I2 + , 2 2 2 Å" 42 Å"(3 -1) 64 2 Å" 42 Å"(3 -1)(x2 +16) 64(x2 +16) savukrt pc ts paaas formulas (pie k = 2) 2 Å" 2 - 3 x 1 x I2 = I1 + = I1 + = 2 Å" 42 Å"(2 -1) 2 Å" 42 Å"(2 -1)(x2 +16) 32 32(x2 +16) 1 dx x 1 1 x x = + = Å" arctg + +" 32 x2 +16 32(x2 +16) 32 4 4 32(x2 +16)+ C . Tdjdi ›# dx 3 1 x x ž# x = œ# + C = +" 3 œ#128 arctg 4 + 32(x2 +16)Ÿ# + 2 Ÿ# 64 (x2 +16) #  # 64(x2 +16) 3 x 3x x = arctg + + C . 2 8192 4 2048(x2 +16)+ 64(x2 +16) 2.4. Racionlu funkciju integraana (apkopojums) Visu ieprieka uzrakst+to par racionlu funkciju integraanu apkoposim, izveidojot Qm(x)dx , da<veida racionlas funkcijas integraanas shmu. Ttad, lai atrastu integrli +" Pn(x) 1) nosaka, vai zemintegr<a funkcija ir +sta da<veida racionla funkcija. Ja t nav (t.i. m e" n ), izdala polinomus un atdala veselo da<u: Qm(x) Rk (x); = qm-n(x)+ Pn(x) Pn(x) 2) saucja polinomu sadala reizintjos; 3) +stu da<veida racionlu funkciju sadala elementrda<u summ; 4) nointegr polinomu qm-n(x) un iegkts elementrda<as. 3x4 -14x3 + 20x2 +15x - 36 Piemrs. Apr7int dx . +" x3 - 4x2 + 4x Risinjums. Zemintegr<a funkcija ir ne+sta da<veida racionla funkcija, jo skait+tja polinoma pakpe ir lielka par saucja polinoma pakpi (t.i., 4 > 3 ), tpc vispirms jizdala polinomi. 2. nodarb+ba. 7. lpp. Augstk matemtika. I. Volodko R+gas Tehnisk universitte. In~eniermatemtikas katedra. Lekciju konspekts. 3x4 -14x3 + 20x2 +15x - 36 x3 - 4x2 + 4x 3x4 -12x3 +12x2 3x - 2 - 2x3 + 8x2 +15x - 36 - 2x3 + 8x2 - 8x 23x - 36 Ttad 3x4 -14x3 + 20x2 +15x - 36 23x - 36 = 3x - 2 + . x3 - 4x2 + 4x x3 - 4x2 + 4 Saucja polinomu sadal+sim reizintjos un +stu racionlu da<u sadal+sim elementrda<u summ: 2 23x - 36 23x - 36 23x - 36 A B C A(x - 2) + Bx + Cx(x - 2) = = = + + = 2 2 2 x - 2) - 2 x x3 - 4x2 + 4 x(x2 - 4x + 4) - 2) (x x(x - 2) x(x 2 23x - 36 = A(x - 2) + Bx + Cx(x - 2) x = 0 : - 36 = A Å" 4 + B Å" 0 + C Å" 0 Ò! - 36 = 4A Ò! A = -9 x = 2 : 46 - 36 = A Å" 0 + B Å" 2 + C Å" 0 Ò! 10 = 2B Ò! B = 5 x = 1: 23 - 36 = A Å"1+ B Å"1+ C Å"(-1) Ò! -13 = -9 + 5 - C Ò! C = 9 Ttad 23x - 36 9 5 9 = - + + 2 x x3 - 4x2 + 4 x - 2) - 2 (x un ›# ž# 3x4 -14x3 + 20x2 +15x - 36 9 5 9 Ÿ# dx = - 2 - + + dx = +" +"œ#3x x (x - 2)2 œ# Ÿ# x3 - 4x2 + 4x x - 2 #  # dx d(x - 2) x2 -2 = 3 xdx - 2 - 9 + 5 - 2) d(x - 2)+ 9 = 3Å" - 2x - 9ln x + +" +"dx +" +"(x +" x x - 2 2 -1 (x - 2) 3 5 + 5 Å" + 9ln x - 2 + C = x2 - 2x + 9ln x - + 9ln x - 2 + C . -1 2 x - 2 2. nodarb+ba. 8. lpp. Augstk matemtika. I. Volodko

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
15 lekcija 2 sem
7 lekcija 2 sem
16 lekcija 2 sem
10 lekcija 2 sem
3 lekcija 2 sem
11 lekcija 2 sem
4 lekcija 2 sem
9 lekcija 2 sem
14 lekcija 2 sem
8 lekcija 2 sem
8 lekcija 2 sem
1 lekcija 2 sem
13 lekcija 2 sem
6 lekcija 2 sem
5 lekcija 2 sem
mk wyklady transport sem 1

więcej podobnych podstron