Реферат по предмету "Математика"


Универсальная тригонометрическая подстановка

Контрольная работа
 
Дисциплина:
«Высшая математика»
 
Тема:
 
«Универсальнаятригонометрическая подстановка»
 

1. Универсальнаятригонометрическая подстановка
Рассмотрим интегрированиевыражений полностью зависящих от тригонометрических функций, над которымивыполняются лишь арифметические операции. Такие выражения называютсярациональными функциями от тригонометрических функций и в данном случаеобозначаются />. Например,
/>, />, />.
В то же время функция /> рациональной не является.
Теорема. Интеграл вида /> с помощью подстановки /> преобразуется в интегралот рациональной дроби.
Для доказательствавыразим />, /> и /> через />:
/>;
/>;
/>.

В результате проведенныхпреобразований />, /> и /> превратились врациональные дроби от />. Подставляя их висходный интеграл, получаем:
/>.
В данном выражениирациональные дроби подставлены в рациональную функцию. Так как над нимивыполняются лишь арифметические операции, то в результате получается такжерациональная дробь. Итак, рациональную функцию от тригонометрических функцийможно проинтегрировать, превратив ее в рациональную дробь.
Подстановка
/>, />, />, />
называется универсальнойтригонометрической подстановкой.
2. Частные случаиинтегрирования выражений, содержащих тригонометрические функции
Рассмотренная в п. 11универсальная тригонометрическая подстановка позволяет вычислить любой интегралот функции вида />. Однако на практикеона часто приводит к слишком сложным рациональным функциям, интегрирование которыхпредставляет значительную трудность. Есть целый ряд интегралов оттригонометрических функций, которые можно вычислить значительно проще.
1. Интегралы типа /> удобно вычислять с помощьюподстановки />. Тогда /> и получаем простойинтеграл />.
2. Интегралы типа /> удобно вычислять с помощьюподстановки />. Тогда /> и интеграл приводится квиду />.
3. Если подынтегральнаяфункция зависит только от /> (/>), то удобна замена />. В этом случае /> и />. В результате получаем />.
4. Если подынтегральнаяфункция является рациональной относительно четных степеней /> и />, то есть />, то в этом случае такжеудобна замена />. При этом:
/>;
/>;
/>.
Данная подстановка в этомслучае дает более простую рациональную дробь, чем с использованием универсальнойтригонометрической подстановки.
Пусть дан интеграл />, где /> и при этом хотя бы одно изэтих чисел нечетное. Допустим, что />. Тогда

/>.
Далее делается замена />, и получаем />.
6. Пусть дан интеграл />, где /> и /> неотрицательные и четные.Положим, что />, />. Тогда
/>; />.
Данная замена позволяет вдва раза понизить степень тригонометрических функций. Раскрывая скобки винтеграле />, получаем снова случаи 5или 6.
7. Пусть дан />, где /> и /> – четные и хотя бы одно изэтих чисел отрицательно. Тогда удобна та же замена, что и в случае 4.
8. В случае /> используетсятригонометрическая формула
/>
и интеграл превращается вдва табличных интеграла.
9. В случае /> используетсятригонометрическая формула
/>.
10. В случае /> используетсятригонометрическая формула

/>.
3. Тригонометрическиеподстановки для интегралов вида/>
Рассмотримтригонометрические подстановки для вычисления таких интегралов, которые сводятподынтегральную функцию к функции, рационально зависящей от />и />. Вначале выполняетсявыделение полного квадрата в трёхчлене (и соответствующей линейной заменыпеременной), в результате этого интеграл сводится, в зависимости от знаков />и дискриминантатрёхчлена, к интегралу одного из следующих трёх видов:
/>, />, />.
Следующий шаг:
1) /> рационализируетсяподстановкой x = a sin t (или x = a cos t).Замена переменной в неопределённом интеграле.
2) /> рационализируетсяподстановкой /> (или />, или />).
3) /> рационализируетсяподстановкой x = a tg t (или x = a ctg t,или x = a sh t).
/>Пример 1. />. Интеграл вида />, из возможныхподстановок наиболее удобной оказывается x = ctg t.

/>,
поэтому />
/>
/>
или
/>.
/>Пример 2.
/>
/>
/>
 
3. Интегрированиенекоторых алгебраических иррациональностей
Рассмотрим теперьинтегрирование функций, содержащих радикалы. Не от всякой иррациональнойфункции интеграл выражается через элементарные функции. Однако в наиболеепростых случаях, когда над радикалами выполняются рациональные действия, этоудается сделать. Необходимо отметить, что все такие иррациональные функцииинтегрируются посредством их рационализации, то есть избавления от корней.
1. Пусть дан интеграл
/>,
где />, />,…, />, />. Найдем общий знаменательдробей />,…, />. Пусть это число />. Сделаем подстановку />, />. В этом случае все дробныестепени становятся целыми и подынтегральная функция становится рациональнойотносительно />.
2. Рассмотрим общийслучай подобных интегралов:
/>,
где />, />,…, />, />.
Чтобы получитьрациональную функцию, находят общий знаменатель дробей />,…, /> (обозначим его />) и делают заменупеременной />. В этом случае
/> 

/>.
Очевидно, если /> и />, то случай 2 переходит вслучай 1. Кроме того, необходимо иметь в виду, что в обоих случаях основаниявсех степеней должны быть одинаковы: в первом случае />, во втором – />.
4. Интегрированиенекоторых иррациональных функций с помощью тригонометрических подстановок
Рассмотри сноваинтегралы, содержащие квадратный трехчлен:
/>/>.
Выделив полный квадратпод корнем, получим один из трех интегралов: />, />, />. Все они вычисляются с помощьютригонометрических подстановок.
1. />
/>.
2. />

/>.
3. />
/>.
Во всех трех случаяхпосле проведенных подстановок интегралы пришли к виду, рассмотренному в п. 2.
5. Интегралы, невыражающиеся через элементарные функции
В п. 1 быласформулирована теорема о том, что любая непрерывная функция имеетпервообразную. Однако необходимо иметь в виду, что не всегда первообразнаявыражается в конечном виде через элементарные функции.
К таким интеграламследует отнести
/>, />, />, />,
/> (/>).
Во всех подобных случаяхпервообразная представляет собой некоторую новую функцию, которая не сводится ккомбинации конечного числа элементарных функций.
Например, та изпервообразных />, котораяобращается в нуль при />, называетсяфункцией Гаусса и обозначается />. Этафункция хорошо изучена, составлены подробные таблицы ее значений. То же самоеможно сказать и о других подобных функциях.

Литература
 
1. Александров В.В.,Потапов М.К., Пасиченко П.И., Потапов М.К. Александров В.В.,Потапов М.К и др. Алгебра, тригонометрия и элементарные функции. Учебник.М: Высшая школа, 2001. – 736 с.
2. КрищенкоАлександр, Канатников Анатолий Аналитическая геометрия: Учебное пособие длястудентов высших учебных заведений. Изд-во «Академия», 2009. – 208c.
3. МакарычевЮрий Тригонометрия. Издательство: ПРОСВЕЩЕНИЕ, 2004. – 360 с.
4. ПотаповМихаил Задачи по алгебре, тригонометрии и элементарными функциями.Издательство: ЭКЗАМЕН XXI, 2008. – 160 с.
5. Тоом А.,Гельфанд И., Львовский С. Тригонометрия. МЦМНО, 2003. – 200 с.
6. Шахмейстер А.Х.ТРИГОНОМЕТРИЯ 1-е изд. МГУ, 2006. – 672 с.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Система земельных платежей
Реферат Європейський Союз: склад, структура, цілі та принципи
Реферат Капитал
Реферат История развития экономических учений
Реферат CompareContrast
Реферат Основные черты свободных экономических зон
Реферат Операционный и финансовый леверидж 3
Реферат Товарознавчі аспекти ринку виноградних вин в Україні
Реферат Анализа и дифференциальных уравнений analytical methods of analysis and differential equations программа международной конференции 12 17 сентября 2011 год
Реферат Международная маркетинговая стратегия ОАО «Крымская Роза»
Реферат Управление персональными продажами
Реферат Методы продвижения товара на рынке
Реферат Создание отдела маркетинга на АО «ДСК»
Реферат Трудовые ресурсы как объект управления
Реферат Характеристика рослин верес вероніка лікарська вовконіг європейський вовчуг польовий