Вопрос задан 22.06.2023 в 13:48. Предмет Математика. Спрашивает Miller Ilona.

Как решить интеграл x^2*dx/sqrt(2-x^2) методом замены

0 0
Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Внимание! Ответы на вопросы дают живые люди. Они могут содержать ошибочную информацию, заблуждения, а также ответы могут быть сгенерированы нейросетями. Будьте внимательны. Если вы уверены, что ответ неверный, нажмите кнопку "Пожаловаться" под ответом.
Отвечает Ким Али.

Ответ:

\int \dfrac{x^2\, dx}{\sqrt{2-x^2}}=\Big[\ x=\sqrt2sint\ ,\ dx=\sqrt2\, cost\, dt\ \ ,\ \ sint=\dfrac{x}{\sqrt2}\ ,\\\\\\2-x^2=2(1-sin^2t)=2cos^2t\ \Big]=\int \dfrac{2\, sin^2t}{\sqrt{2\, cos^2t}}\cdot \sqrt2\, cost\, dt=\int \dfrac{2\sqrt2\, sin^2t\cdot cost}{\sqrt2\, cost}\, dt=\\\\\\=\int 2sin^2t\, dt=\int (1-cos2t)\, dt=\int \, dt-\int cos2t\, dt=t-\dfrac{1}{2}\cdot sin2t+C=\\\\\\=arcsin\dfrac{x}{\sqrt2}-\dfrac{1}{2}\cdot sin\Big(2arcsin\dfrac{x}{\sqrt2}\Big)+C=

=arcsin\dfrac{x}{\sqrt2}-\dfrac{1}{2}\cdot 2\, sin\Big(arcsin\dfrac{x}{\sqrt2}\Big)\cdot cos\Big(arcsin\dfrac{x}{\sqrt2}\Big)+C=\\\\\\=arcsin\dfrac{x}{\sqrt2}-\dfrac{x}{\sqrt2}\cdot \dfrac{\sqrt{2-x^2}}{\sqrt2}+C=arcsin\dfrac{x}{\sqrt2}-\dfrac{x\, \sqrt{2-x^2}}{2}+C=

0 0
Отвечает нейросеть ChatGpt. Будьте внимательны, ответы нейросети могут содержать ошибочные или выдуманные данные.

Для решения данного интеграла с использованием метода замены, мы можем воспользоваться тригонометрической заменой. Для этого предлагается использовать следующую замену:

x=2sin⁡θx = \sqrt{2}\sin\theta

Теперь, давайте выразим dx через dθ:

dx=2cos⁡θdθdx = \sqrt{2}\cos\theta d\theta

Теперь заменим x и dx в исходном интеграле:

∫x22−x2dx=∫(2sin⁡θ)22−(2sin⁡θ)2(2cos⁡θ)dθ\int \frac{x^2}{\sqrt{2-x^2}} dx = \int \frac{(\sqrt{2}\sin\theta)^2}{\sqrt{2-(\sqrt{2}\sin\theta)^2}} (\sqrt{2}\cos\theta) d\theta

Упростим подынтегральное выражение:

∫2sin⁡2θ2−2sin⁡2θ⋅2cos⁡θdθ\int \frac{2\sin^2\theta}{\sqrt{2-2\sin^2\theta}} \cdot \sqrt{2}\cos\theta d\theta

Теперь можно упростить подкоренное выражение:

2−2sin⁡2θ=2(1−sin⁡2θ)=2cos⁡2θ\sqrt{2-2\sin^2\theta} = \sqrt{2(1-\sin^2\theta)} = \sqrt{2\cos^2\theta}

Итак, наш интеграл становится:

∫2sin⁡2θ2cos⁡2θ⋅2cos⁡θdθ\int \frac{2\sin^2\theta}{\sqrt{2\cos^2\theta}} \cdot \sqrt{2}\cos\theta d\theta

Теперь у нас есть возможность упростить подынтегральное выражение:

∫2sin⁡2θdθ\int 2\sin^2\theta d\theta

Теперь мы можем решить этот интеграл. Интеграл sin⁡2θ\sin^2\theta можно выразить через элементарные тригонометрические функции:

∫2sin⁡2θdθ=∫(cos⁡(2θ)−1)dθ\int 2\sin^2\theta d\theta = \int (\cos(2\theta) - 1) d\theta

Теперь проинтегрируем каждый член:

∫cos⁡(2θ)dθ−∫dθ\int \cos(2\theta) d\theta - \int d\theta

Интеграл ∫cos⁡(2θ)dθ\int \cos(2\theta) d\theta равен 12sin⁡(2θ)\frac{1}{2}\sin(2\theta), а интеграл ∫dθ\int d\theta равен θ\theta.

Теперь подставим обратную замену θ\theta:

12sin⁡(2θ)−θ\frac{1}{2}\sin(2\theta) - \theta

Теперь вернемся к исходной переменной x, используя обратную замену x=2sin⁡θx = \sqrt{2}\sin\theta:

12sin⁡(2sin⁡−1(x2))−sin⁡−1(x2)+C\frac{1}{2}\sin\left(2\sin^{-1}\left(\frac{x}{\sqrt{2}}\right)\right) - \sin^{-1}\left(\frac{x}{\sqrt{2}}\right) + C

Теперь можно упростить выражение, используя тригонометрические тождества. Для sin⁡(2sin⁡−1(u))\sin(2\sin^{-1}(u)) можно использовать тождество sin⁡(2sin⁡−1(u))=2u1−u2\sin(2\sin^{-1}(u)) = 2u\sqrt{1-u^2}

0 0

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Математика

Последние заданные вопросы в категории Математика

Задать вопрос