Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ВМ 1 семетр / Лекции / Лекция 14

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
16.05.2024
Размер:
278.18 Кб
Скачать

1

Лекция 14. Рациональные дроби. Разложение рациональных дробей на простейшие и примеры интегрирования простейших дробей.

Лекция 14

Интегрирование рациональных дробей

 

1. Рациональные дроби

 

Определение 1. (Рациональная дробь)

 

Функция f (x) вида

 

 

f (x) =

Pm (x)

 

 

 

,

(1)

 

Qn (x)

где

 

 

 

 

 

Pm (x) = am xm + am1xm1 + am2 xm2 + ... + a1x + a0 ,

(2)

 

Qn (x) = bn xn + bn1xn1 + bn2 xn2 + ... + b1x + b0 ,

(3)

Pm

(x) - многочлен степени m c действительными коэффициентами;

 

Qn

(x) - многочлен степени n c действительными коэффициентами.

 

Определение 2. (Правильная (неправильная) дробь)

Рациональная дробь называется правильной, если m n ; рациональная дробь называется неправильной, если m n .

Замечание 1.

Неправильную дробь можно привести к правильному виду делением многочлена Pm (x) на Qn (x)в столбик с выделением целой части.

Пример 1.

x3

Привести дробь к правильному виду.

x2 +1

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

2

Решение:

x3

x2 +1

x3 + x

1

 

 

x

 

x

 

Получим в итоге:

x3 = x x . x2 +1 x2 +1

2. Разложение рациональных дробей на простейшие и примеры интегрирования простейших дробей

2.1.Разложение квадратного трехчлена на множители

Рассмотрим квадратный трехчлен в виде:

 

 

 

Q2 (x) = b2 x2 + b1x + b0 .

 

 

 

 

 

(4)

Корни трехчлена найдем по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b + b 2 4b b

 

 

 

 

b b 2

4b b

 

 

 

 

 

 

 

 

x =

1

1

 

2

0

;

x =

1

1

2

0

.

(5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2b2

 

 

 

 

 

2

 

2b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае D 0

корни x1, x2

образуют, так называемую действительную пару

корней квадратного трехчлена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае, если D = b 2

4b b

0

0 запишем дискриминант в виде

D = i2

 

D

 

,

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i2 = −1,

 

 

 

 

 

 

(6)

i - мнимая единица.

Тогда корни квадратного трехчлена в случае D 0 можно находить по формуле

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

3

 

 

 

 

 

 

 

 

b + i

b 2 4b b

0

 

 

 

 

 

 

 

b i

b 2

4b b

0

 

 

 

 

 

x1 =

 

1

 

1

 

 

2

 

;

 

 

x2 =

 

1

1

2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2b2

 

 

 

 

 

 

2b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае

D 0

 

корни x1, x2

называют комплексными и они образуют, так

называемую комплексно-сопряженную пару корней квадратного трехчлена.

Пример 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти корни квадратного трехчлена

 

 

x2 + 6x +10 .

 

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 + i2 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

=

6 + −4

=

=

6 + i 4

= −3

+ i ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 i2 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

=

6 − −4

=

=

6 i 4

= −3

i .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используя следствие из теоремы Безу, квадратный трехчлен можно разложить на следующие множители:

b2 x2 + b1 x + b0 = b2 (x x1 )(x x2 ),

(7)

где

x1, x2 - корни квадратного трехчлена.

Пример 3.

Разложить на множители квадратный трехчлен x2 + 6x +10 .

Решение:

x2 + 6x +10 = (x (3 + i))(x (3 i )).

Проверка:

(x + (3 i))(x + (3 + i)) = x2 + (3 + i)x + (3 i)x + (32 i2 )= x2 + 6x +10.

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

4

Замечание 2. Корни квадратного трехчлена образуют либо действительную пару, либо комплексно-сопряженную пару.

Замечание 3. В случае D = 0 полагают, что квадратный трехчлен имеет два одинаковых корня или один корень кратности 2.

2.2. Разложение многочлена n степени на множители

 

Рассмотрим многочлен n - ой степени

 

Qn (x) = bn xn + bn1xn1 + bn2 xn2 + ... + b1x + b0 ,

(8)

где - b0 ,b1,b2 ,...,bn действительные числа.

Используя следствие из теоремы Безу, данный многочлен можно разложить на следующие множители:

Qn (x) = bn (x x1 )(x x2 )(x x3 )...(x xn ) ,

(9)

где

x1, x2 , x3 ,..., xn - корни многочлена.

Если n - четное число, многочлен может иметь:

-

 

 

n

 

пар только действительных или только комплексно-сопряженных

2

 

 

 

 

 

 

корней;

 

 

-

 

n1

 

пар действительных и

n2

пар комплексно-сопряженных корней, где

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

n = n1 + n2 .

Если n - нечетное число, многочлен всегда имеет хотя бы один действительный корень, тогда

Qn (x) = (x x *)Wn1 (x),

(9)

где

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

5

x * - какой-нибудь действительный корень многочлена, Wn1 (x) - многочлен четной n 1степени.

Пример 4.

x4 + 4x3 + 6x2 + 4x +1 = (x +1)(x +1)(x +1)(x +1) =

=(x +1)4 = (x2 + 2x +1)(x2 + 2x +1) = (x2 + 2x +1)2 .

Вданном случае в разложении многочлена присутствует четыре действительных корня x = −1 или один корень кратности 4.

Пример 5.

x4 +1 = x4 + 2x2 +12x2 = (x2 +1)2 2x2 =

= (x2 2x +1)(x2 + 2x +1)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + i 2

2 i 2

= x

2

 

x

2

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + i2 x 2

2 i 22

В данном случае в разложении многочлена присутствует две комплексносопряженных пары корней, перечисленных в скобках последнего разложения.

Пример 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ i

3

1i

3

x3 1 = (x 1)(x2 + x +1)= (x 1) x

2

 

 

x

2

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В данном случае в разложении многочлена присутствует один действительный корень и одна комплексно-сопряженная пара корней, перечисленные в скобках последнего разложения.

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

6

2.3.Разложение рациональной дроби на простейшие дроби и примеры

интегрирования простейших дробей

Рассмотрим рациональную дробь в виде

f (x) =

Pm (x)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qn (x)

 

 

 

 

 

 

=

 

 

Pm (x)

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bn (x x1 )(x x2 )...(x xn1 )(x2 + p1x + q1 )(x2 + p2 x + q2 )... x2

+ pn2

x + qn2

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

где n = n + n ,

x R,

j 1, n ,

D = p

2 4q 0,

i

1,

n2

.

 

1

2

j

 

1

i

i

i

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема 1.

Рассмотрим правильную

(m n) рациональную дробь.

Если все

корни знаменателя кратности 1 (простые корни), то исходная дробь представима в виде

 

 

 

 

Pm (x)

 

A

+

A

 

+

 

A

 

 

 

 

 

 

An

) +

 

 

 

 

 

 

Qn (x) =

 

(x x1 )

(x x2 )

(x x3 )

+... + (x xn1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B1x + C1

 

 

 

 

B2 x + C2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bn x + Cn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

+... +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(10)

 

 

(x2 + p1 x + q1 )

(x2 + p 2 x + q2 )

 

 

 

2

+ p n

x + qn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

A

,

B ,

C const

,

 

 

j 1, n

 

,

 

i

1,

n2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

i

 

i

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

7

Теорема 2.

 

Рассмотрим правильную

(m n) рациональную дробь.

Если

какой-либо

действительный корень x* или

 

комплексно-сопряженная

пара

 

x2 + p

*

x + q знаменателя кратности k , то к разложению простых корней (10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

добавляются следующие разложения кратных корней

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Случай кратного действительного корня x* :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pm (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

D

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=W +

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

+... +

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qnk (x)(x x* )k

(x x* )

(x x* )2

(x x* )3

(x x* )k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(11)

Случай кратной комплексно-сопряженной пары x2 + p

*

x + q :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pm

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

x +V

 

 

 

 

 

 

U

2

x +V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= W +

 

 

1

1

 

 

 

+

 

 

 

 

 

2

 

+ ...

 

 

Qn2k (x)(x2 + p* x + q* )k

(x2 + p* x + q* )1

(x2 + p* x + q* )2

 

... +

 

 

 

Uk x +Vk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(12)

(x2 + p* x + q* )k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

W - разложение вида (10) для всех простых корней данной дроби,

 

 

D ,

U

i

,

V const ,

i 1, k

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 7.

Разложить на простейшие дробь

 

 

 

 

 

x2

 

, после чего найти

 

x2 + 5x + 6

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 5x + 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

=1

 

5x + 6

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 5x + 6

x2 + 5x + 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x + 6

 

 

 

 

 

 

 

5x + 6

 

 

 

A

 

 

 

 

B

Ax + 3A + Bx + 2B

.

 

 

 

 

 

=

 

=

 

+

 

=

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 5x + 6

(x + 2)(x + 3)

x + 2

x + 3

 

 

(x + 2)(x + 3)

 

 

 

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

8

Сравнивая коэффициенты при одинаковых степенях x в исходном числителе и последнем полученном, имеем

 

3A + 2B = 6,

 

 

A = −4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

+ B =

5.

 

 

 

 

 

 

 

B

= 9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x + 6

 

 

=

 

9

 

 

 

 

4

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 5x + 6

x + 3

x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

=1

 

 

 

5x + 6

=1

 

 

9

+

 

 

 

4

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 5x + 6

x2 + 5x + 6

 

 

x + 3

x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

1

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

dx = x 9ln

x + 3

+ 4ln

x + 2

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

+ 5x + 6

 

 

 

 

 

 

 

x + 3

 

 

 

x +

2

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 8.

Разложить на простейшие дробь

 

 

 

, после чего найти

 

dx .

 

 

 

x3 1

x3 1

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

Bx + C

 

 

 

 

Ax2

+ Ax + A + Bx2 Bx + Cx C

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

3

 

 

(

 

)(

 

2

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

2

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

(

)(

2

)

 

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1 x + x

+1

 

 

 

 

 

 

 

x

 

+ x +1

 

 

 

 

 

 

 

x 1 x + x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнивая коэффициенты при одинаковых степенях x в исходном числителе и последнем полученном, имеем

A C = 0,

A B + C = 0,A + B =1.

 

 

1

 

 

A =

 

,

 

3

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

B =

 

,

3

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

С =

 

.

 

3

 

 

 

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

9

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

2x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3 1

 

(x 1)(x2 + x

+1)

 

3

x 1

 

 

 

 

(x2 + x +1)

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2x +1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

ln

x

1

+

 

 

 

dx =

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

3 (x + x +1)

 

 

 

 

 

x 1 (x + x +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

 

ln

 

x 1

 

 

+

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

d (x2

+ x +1) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

(

x

2

+ x +

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

ln

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

=

 

ln

x 1

+

 

ln

x2

+ x +1

+ C =

 

1

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Второй способ решения задачи (без разложения дроби на простейшие)

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

1

 

x3

 

 

1

 

 

 

1

 

 

(x3 ) =

1

 

 

 

 

1

 

(x3

1) =

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

 

 

d

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

d

x

3

 

 

x

3

 

 

 

3

 

x

3

 

 

3

 

x

3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1 3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

ln

x3

1

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 9. Разложить на простейшие дробь

 

 

, после чего найти

 

x 1

2

(x +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + x +1

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

x 1 2

(x +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + x +1

 

 

=

 

 

A

 

+

 

B

 

 

 

+

 

 

C

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 1)2 (x +1)

(x 1)

(x 1)2

 

(x +1)

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

10

= Ax2 A + Bx + B + Cx2 C2x + C .

(x 1)2 (x +1)

Сравнивая коэффициенты при одинаковых степенях x в исходном числителе и последнем полученном, имеем

 

 

 

3

 

 

 

 

A =

 

,

A + B + C =1,

 

4

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

B 2C =1,

 

B =

 

,

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A + C =1.

 

 

1

 

 

 

 

С =

 

 

.

 

 

4

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

 

 

 

 

 

x2 + x +1

 

=

1

 

3

+

6

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(x 1)2 (x +

 

 

 

(x 1)2

 

1)

 

4

 

(x 1)

 

 

(x +1)

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + x +1

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

dx =

 

 

3

 

dx + 6

 

 

dx +

 

 

dx

=

 

 

 

 

 

 

 

(x +1)

 

(x 1)2 (x +

1)

 

4

 

(x 1)

 

 

(x 1)2

 

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

1

 

 

 

 

3

 

dx + 6

 

 

dx +

 

 

dx

=

 

 

 

 

(x +1)

4

 

(x 1)

 

 

(x 1)2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

3ln

x 1

 

 

+ ln

 

x +1

 

+ C .

4

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стаценко И.В. Лекция 14. Интегральное исчисление.

Соседние файлы в папке Лекции