calka wymierna
strumen: Witam. Przygotowuje sie do kampanii wrzesniowej i potrzebuje pomocy w obliczeniu calki
wymiernej. Jakby ktos mógł bo proszę o rozwiązanie krok po kroku.
30 sie 11:52
ICSP: 1. Na początek warto przypomnieć wzór na następująca całkę :
| | 1 | | 1 | | x−a | |
∫ |
| dx = |
| ln| |
| | |
| | x2 − a2 | | 2a | | x+a | |
i teraz :
| | x2 | | x2 | |
∫ |
| dx = − ∫ |
| dx = |
| | 1 − x4 | | (x2−1)(x2+1) | |
| | 1 | | 1 | | 1 | |
= − |
| [ ∫ |
| dx +∫ |
| dx] = |
| | 2 | | x2−1 | | x2 + 1 | |
| | 1 | | 1 | | x−1 | |
= − |
| [ |
| ln| |
| + arctgx ] + C |
| | 2 | | 2 | | x+1 | |
30 sie 12:53
30 sie 13:18
PW: Mianownik 1−x
4 rozkładamy na czynniki:
1−x
4=(1−x
2)(1+x
2)=(1−x)(1+x)(1+x
2)
Staramy się ułamek
przedstawić jako sumę trzech ułamków, o mianownikach (1−x), (1+x) i ((1+x
2).
W tym wypadku jest to szczególnie łatwe, gdyż
| | x2+1 | | x2−1 | | (x2+1)2−(1−x2)2 | |
(1) |
| + |
| = |
| = |
| | 1−x2 | | 1+x2 | | (1−x2)(1+x2) | |
a ponieważ
| | x+1 | | x−1 | | (x+1)2+(x−1)2 | | 2(x2+1) | |
|
| − |
| = |
| = |
| , |
| | 1−x | | 1+x | | (1−x)(1+x) | | 1−x2 | |
więc
| | x2+1 | | 1 | | x+1 | | x−1 | |
(2) |
| = |
| ( |
| − |
| ) |
| | 1−x2 | | 2 | | 1−x | | 1+x | |
czyli funkcja podcałkowa jest równa
| 1 | | 1 | | x+1 | | x−1 | | x2−1 | |
| [ |
| ( |
| − |
| )+ |
| ]= |
| 4 | | 2 | | 1−x | | 1+x | | 1+x2 | |
| 1 | | 1 | | x−1+2 | | x+1−2 | | x2+1−2 | |
| [ |
| ( |
| − |
| )+ |
| ]= |
| 4 | | 2 | | 1−x | | 1+x | | 1+x2 | |
| 1 | | 1 | | 2 | | 2 | | 2 | |
| [ |
| ( |
| −1+ |
| −1)+1− |
| = |
| 4 | | 2 | | 1−x | | 1+x | | 1+x2 | |
| 1 | | 1 | | 1 | | 2 | |
| [( |
| + |
| − |
| ]. |
| 4 | | 1−x | | 1+x | | 1+x2 | |
To trochę żart, zazwyczaj robi się to mechanicznie, ale moim zdaniem warto zapamiętać równości
(1) i (2).
30 sie 13:42
PW: Nie widziałem wpisu ICSP pisząc swój sposób, ale − jak widać − będzie to samo (i znowu
mamy piękny przykład na to, że wybór metody całkowania − intuicja − to bardzo istotna rzecz).
30 sie 13:53
strumen: dziekuje pieknie za odpowiedz pozdrawiam
30 sie 14:23