На данном уроке мы познакомимся с одним из самых важных и наиболее распространенных приемов, который применяется в ходе решения неопределенных интегралов – методом замены переменной. Для успешного освоения материала требуются начальные знания и навыки интегрирования. Если есть ощущение пустого полного чайника в интегральном исчислении, то сначала следует ознакомиться с материалом Неопределенный интеграл. Примеры решений, где я объяснил в доступной форме, что такое интеграл и подробно разобрал базовые примеры для начинающих.
Технически метод замены переменной в неопределенном интеграле реализуется двумя :
– Подведение функции под знак дифференциала;
– Собственно замена переменной.
По сути дела, это одно и то же, но оформление решения выглядит по-разному.
Начнем с более простого случая.
Подведение функции под знак дифференциала
На уроке Неопределенный интеграл. Примеры решений мы научились раскрывать дифференциал, напоминаю пример, который я приводил:
То есть, раскрыть дифференциал – это формально почти то же самое, что найти производную.
Пример 1
Найти неопределенный интеграл. Выполнить проверку.
Смотрим на таблицу интегралов и находим похожую формулу: . Но проблема заключается в том, что у нас под синусом не просто буковка «икс», а сложное выражение. Что делать?
Подводим функцию под знак дифференциала:
Раскрывая дифференциал, легко проверить, что:
Фактически и – это запись одного и того же.
Но, тем не менее, остался вопрос, а как мы пришли к мысли, что на первом шаге нужно записать наш интеграл именно так: ? Почему так, а не иначе?
Формула (и все другие табличные формулы) справедливы и применимы НЕ ТОЛЬКО для переменной , но и для любого сложного выражения ЛИШЬ БЫ АРГУМЕНТ ФУНКЦИИ ( – в нашем примере) И ВЫРАЖЕНИЕ ПОД ЗНАКОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛА БЫЛИ ОДИНАКОВЫМИ.
Поэтому мысленное рассуждение при решении должно складываться примерно так: «Мне надо решить интеграл . Я посмотрел в таблицу и нашел похожую формулу . Но у меня сложный аргумент и формулой я сразу воспользоваться не могу. Однако если мне удастся получить и под знаком дифференциала, то всё будет нормально. Если я запишу , тогда . Но в исходном интеграле множителя-тройки нет, поэтому, чтобы подынтегральная функция не изменилась, мне надо ее домножить на ». В ходе примерно таких мысленных рассуждений и рождается запись:
Теперь можно пользоваться табличной формулой :
Готово
Единственное отличие, у нас не буква «икс», а сложное выражение .
Выполним проверку. Открываем таблицу производных и дифференцируем ответ:
Получена исходная подынтегральная функция, значит, интеграл найден правильно.
Найти неопределенный интеграл.
:
Объяснение:
125
1. х² + 5х – 14 = 0
а = 1, b = 5, c = -14
D = b² – 4ac = 5² – 4•(–14)•1 = 25 + 56 = 81 = 9²
2. х² – 14х + 40 = 0
a = 1, b = -14, c = 40
D = (-14)² - 4•40•1 = 196 – 160 = 36 = 6²
3. 3у² - 13у + 4 = 0
a = 3, b = -13, c = 4
D = (-13)² - 4•3•4 = 169 – 48 = 121 = 11²
4. 12m² + m - 6 = 0
a = 12, b = 1, c = -6
D = 1² - 4•12•(-6) = 1 + 288 = 289 = 17²
5. x² + 6x - 2 = 0
a = 1, b = 6, c = -2
D = 6² – 4•1•(-2) = 36 + 8 = 44 = √44
6. 3x² - 4x - 5 = 0
a = 3, b = -4, c = -5
D = (-4)² – 4•3•(-5) = 16 + 60 = 76 = √76
7. 25x² + 60x + 36 = 0
a = 25, b = 60, c = 36
D = 60² – 4•25•36 = 3600 – 3600 = 0
8. x² - 8x + 18 = 0
a = 1, b = -8, c = 18
D = (-8)² – 4•18•1 = 64 - 72 = -8
Нет корней
126
1. (4х + 1)(х - 3) = 12
4х² - 12х + х - 3 = 12
4х² - 11х - 15 = 0
a = 4, b = -11, c = -15
D = (-11)² – 4•4•(-15) = 121 + 240 = 361 = 19
2. (x + 2)(x - 3) – (2x - 5)(x+3) = x(x-5)
x² - 3x + 2x - 6 – 2x² - 6x + 5x + 15 – x² + 5x = 0
–2x² + 3x + 9 = 0
a = -2, b = 3, c = 9
D = 3² – 4•9•(-2) = 9 + 72 = 81 = 9²
3. (6x - 5)² + (3x - 2)(3x + 2) = 36
((6x)² - 2•6x•5 + 5²) + (9x² - 4) = 36
36x² – 60x + 25 + 9x ² – 4 – 36 = 0
3x² – 4x = 0
x (3x – 4) = 0
x = 0 или 3х – 4 = 0
