Задача 25. Вычислить неопределенный интеграл

Решение. Если интеграл
не может быть вычислен непосредственно по формулам интегрирования элементарных функций, то во многих случаях введение новой переменной T позволяет преобразовать подынтегральное выражение f(X) DX к такому виду, интегрирование которого можно провести либо по таблице, либо известным приемом.
Независимую переменную X заменим по формуле

Где
– дифференцируемая функция.
Затем определим
,
И
.
Полученная формула носит название формулы замены переменной в неопределенном интеграле.
В данном примере, согласно методу замены переменной (подстановки) получаем

Задача 26. Вычислить интеграл

Решение. Вычислим данный интеграл методом интегрирования по частям.
Формула интегрирования по частям

Предполагает, что
в правой части может быть вычислен легче, чем исходный интеграл.
Приведем следующие рекомендации для применения метода интегрирования по частям.
1. Понижение степени многочлена PN(X) в интеграле типа:

Обозначение многочлена PN(X) через U приводит к понижению степени многочлена в
.
2. Избавление от трансцендентных функций в интегралах типа:

В результате обозначения трансцендентных функций через U в
эти функции будут отсутствовать.
В данном примере через U целесообразно обозначить трансцендентную функцию
. В итоге получим:

Задача 27. Вычислить интеграл

Решение. В данном примере интегрирование по частям применяют несколько раз:

Задача 28. Вычислить определенный интеграл

Решение. Сделаем подстановку. Пусть
. Тогда 2х+5=Z3; 2Dx=3Z3Dz; Dx=3/2Z2Dz. Определим пределы интегрирования для переменной Z. При Х=-2 получаем Z=1, при Х=11 получаем Z=3.
Выразив подынтегральное выражение через Z и переходя к новым пределам получим

Так как разность кубов
, то, сократив на знаменатель, получим

Задача 29. Вычислить площадь поверхности эллипсоида, полученного вращением вокруг оси Ох эллипса:
(1)
Решение. Площадь поверхности, образованной вращением вокруг оси Ох дуги кривой Y=F(X) между точками с абсциссами Х=а и Х=B, вычисляется по формуле
(2)
Из уравнения эллипса (1) находим
. Производная
. Используя формулу (2), получим

Чтобы вычислить последний интеграл, положим
. Тогда Z=0 при Х=0 и Z=p/4 при Х=2. Имеем

Задача 30. Вычислить несобственный интеграл
или установить его расходимость.
Решение. Подынтегральная функция
имеет бесконечный разрыв при Х=1, т. е. в точке, принадлежащей интервалу интегрирования. Данный интеграл является несобственным. Если подынтегральная функция F(X) интеграла
имеет бесконечный разрыв при Х=с, где А<С<B, а во всех других точках отрезка [A,B] непрерывна, то по определению полагают:
(*)
Если оба предела в правой части(*) существуют, то интеграл
называется сходящимся. Если хотя бы один из указанных пределов не существует, то интеграл
называется расходящимся.

Следовательно, данный интеграл – сходящийся.
Замечание. Равенство (*) можно использовать для каждой отдельной точки разрыва, принадлежащей интервалу (A,B).