background image

1

1

RACHUNEK CAŁKOWY FUNKCJI 1

RACHUNEK CAŁKOWY FUNKCJI 1

-

-

ZMIENNEJ

ZMIENNEJ

Funkcję  F(x)  nazywamy  funkcją  pierwotną  funkcji  f(x) 

Funkcję  F(x)  nazywamy  funkcją  pierwotną  funkcji  f(x) 

(określonej 

pewnym 

przedziale 

skończonym 

lub 

(określonej 

pewnym 

przedziale 

skończonym 

lub 

nieskończonym),  jeżeli  w  każdym  punkcie  tego  przedziału 

nieskończonym),  jeżeli  w  każdym  punkcie  tego  przedziału 

spełniona jest równość

spełniona jest równość

( )

dF

f x

dx

=

Każda funkcja ciągła w przedziale X ma w nim funkcję 

Każda funkcja ciągła w przedziale X ma w nim funkcję 

pierwotną, o takiej funkcji mówimy że jest całkowalna w sensie 

pierwotną, o takiej funkcji mówimy że jest całkowalna w sensie 

Newtona na tym przedziale

Newtona na tym przedziale

Tw

Tw

.

.

Def

Def

.

.

Dwie funkcje F

Dwie funkcje F

1

1

(x) i F

(x) i F

2

2

(x) są wtedy i tylko wtedy funkcjami 

(x) są wtedy i tylko wtedy funkcjami 

pierwotnymi tej samej funkcji f(x), gdy różnią się między sobą w

pierwotnymi tej samej funkcji f(x), gdy różnią się między sobą w

rozważanym przedziale X o stałą wartość C

rozważanym przedziale X o stałą wartość C

Tw

Tw

.

.

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

F

F

1

1

(x)

(x)

F

F

2

2

(x)

(x)

x a

dF

tg

dx

α

=

=

a

a

X

X

1

2

(

)

)

(

F

F

C

x

x

=

+

background image

2

2

Zbiór wszystkich funkcji pierwotnych funkcji f(x) w 

Zbiór wszystkich funkcji pierwotnych funkcji f(x) w 

rozważanym przedziale X nazywamy całką nieoznaczoną 

rozważanym przedziale X nazywamy całką nieoznaczoną 

funkcji f(x), i oznaczamy symbolem 

funkcji f(x), i oznaczamy symbolem 

( )

f x dx

Def

Def

.

.

tw

tw

. o funkcjach pierwotnych wynika że:

. o funkcjach pierwotnych wynika że:

a stała C nosi nazwę stałej całkowania

a stała C nosi nazwę stałej całkowania

( )

( )

f x dx

F x

C

=

+

Znajdowanie funkcji pierwotnych 

Znajdowanie funkcji pierwotnych 

czyli całek 

czyli całek 

nieoznaczonych 

nieoznaczonych 

nazywamy całkowaniem. Całkowanie jest 

nazywamy całkowaniem. Całkowanie jest 

działaniem odwrotnym do różniczkowania, tzn.

działaniem odwrotnym do różniczkowania, tzn.

( )

( )

d

f x dx

f x

dx

 =

Przykład 1.1

Przykład 1.1

Zbadać , czy funkcja  2x

Zbadać , czy funkcja  2x

3

3

+4

+4

jest funkcją pierwotną funkcji 6x

jest funkcją pierwotną funkcji 6x

2

2

(

)

(

)

3

3

2

2

2

4

2

2

2 3

6

d

d

x

x

x

x

dx

dx

+

=

+

= ⋅ ⋅

=

Funkcja 2x

Funkcja 2x

3

3

+4 JEST funkcją pierwotną funkcji 6x

+4 JEST funkcją pierwotną funkcji 6x

2

2

Zadanie 1.1

Zadanie 1.1

Zbadać , czy funkcja  2cos(x)+4

Zbadać , czy funkcja  2cos(x)+4

jest funkcją pierwotną funkcji 

jest funkcją pierwotną funkcji 

2sin(x)

2sin(x)

Zadanie 1.2

Zadanie 1.2

Zbadać , czy funkcja  2sin(x)+4

Zbadać , czy funkcja  2sin(x)+4

jest funkcją pierwotną funkcji 

jest funkcją pierwotną funkcji 

2cos(x)

2cos(x)

background image

3

3

adx

ax

C

=

+

1

1

;

1

1

n

n

x dx

x

C

n

n

+

=

+

≠ −

+

1

1

ln

x dx

dx

x

C

x

=

=

+

;

0,

1

ln( )

x

x

a

a dx

C

a

a

a

=

+

>

;

2.718...

x

x

e dx

e

C

e

=

+

=

sin( )

cos( )

x dx

x

C

= −

+

cos( )

sin( )

x dx

x

C

=

+

2

1

cot( )

sin ( )

dx

x

C

x

= −

+

2

1

( )

cos ( )

dx

tg x

C

x

=

+

ln( )

ln( )

x dx

x

x

x

C

=

− +

2

1

arcsin( )

1

dx

x

C

x

=

+

2

1

arc

( )

1

dx

tg x

C

x

=

+

+

sinh( )

cosh( )

x dx

x

C

=

+

cosh( )

sinh( )

x dx

x

C

=

+

2

1

coth( )

sinh ( )

dx

x

C

x

= −

+

2

1

( )

cosh ( )

dx

tgh x

C

x

= −

+

Całki nieoznaczone podstawowych funkcji

Całki nieoznaczone podstawowych funkcji

Jeżeli funkcje f(x) oraz h(x) są całkowalne w sensie Newtona w 

Jeżeli funkcje f(x) oraz h(x) są całkowalne w sensie Newtona w 

pewnym przedziale, to funkcje 

pewnym przedziale, to funkcje 

f(x)+h(x) 

f(x)+h(x) 

oraz

oraz

a*f(x)

a*f(x)

(a 

(a 

stała)

stała)

Są także całkowalne w sensie Newtona w tym przedziale, oraz

Są także całkowalne w sensie Newtona w tym przedziale, oraz

Tw

Tw

[

]

[

]

[

]

( )

( )

( )

( )

( )

( )

f x

h x dx

f x dx

h x dx

af x dx

a f x dx

+

=

+

=

Przykład 1.2

Przykład 1.2

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji :  2x+5(2

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji :  2x+5(2

x

x

)

)

( )

( )

( )

2

2

1

2

5

2

5 2

2

5 2

2

5

2

2

5

2

2

ln 2

ln 2

x

x

x

x

x

x

dx

xdx

dx

xdx

dx

x

x

+

=

+

=

+

=

+

=

+

background image

4

4

Zadanie 1.3

Zadanie 1.3

Zadanie 1.4

Zadanie 1.4

Zadanie 1.5

Zadanie 1.5

Zadanie 1.6

Zadanie 1.6

Zadanie 1.7

Zadanie 1.7

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

3

5

x

2 sin( ) 3cos( )

x

x

+

2

1

3 4 (2 )

x

ln(5 )

x

4x x x

Techniki całkowania

Techniki całkowania

Całkowanie przez podstawienie.

Całkowanie przez podstawienie.

Cel: sprowadzenie zagadnienia wyjściowego wyznaczenia całki 

Cel: sprowadzenie zagadnienia wyjściowego wyznaczenia całki 

nieoznaczonej do równoważnego zagadnienia , o znanej 

nieoznaczonej do równoważnego zagadnienia , o znanej 

całce nieoznaczonej

całce nieoznaczonej

Jeżeli  f(x)=g[h(x)]*h’(x), funkcja t=h(x) ma ciąą pochodną w 

Jeżeli  f(x)=g[h(x)]*h’(x), funkcja t=h(x) ma ciąą pochodną w 

przedziale (a,b), gdzie t

przedziale (a,b), gdzie t

(A,B) gdy 

(A,B) gdy 

x

x

(a,b) , a funkcja g(t) jest 

(a,b) , a funkcja g(t) jest 

ci

ci

ą

ą

g

g

ł

ł

a w (A,B) to zachodzi

a w (A,B) to zachodzi

[

]

( )

( )

( )

'( )

f x dx

g h x

h x dx

g t dt

=

=

Tw

Tw

.

.

background image

5

5

Przykład 1.3

Przykład 1.3

1

1

1

1

cos(6 )

cos( )

cos( )

sin

sin 6

6

6

( )

6

1

'( )

6

6

6

6

x dx

t

dt

t dt

t

C

t

h x

x

dt

h x dx

dx

dx

C

d

x

t

=

=

=

=

+

= =

=

=

=

=

=

+

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji    cos(6x)

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji    cos(6x)

Przykład 1.4

Przykład 1.4

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

2

1

4

x

+

(

)

(

)

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

4

4

4 1

1

4

2

1

1

1

1

2

1

2

2

2

arctg( )

arctg

4

4

4

4

4

2

1

(

1

1

)

2

1

'( )

2

2

2

dx

dx

dx

x

x

x

x

dx

dt

dt

t

C

C

x

t

h x

dt

h x dx

dx

dx

d

t

x

t

t

=

=

=

+

 

+

+

 

 

 

=

=

=

=

=

=

=

+

= =

+

 

+

+

 

 

+

 

 

=

=

Przykład 1.5

Przykład 1.5

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

3

2

x

x e

3

3

2

3

2

2

2

2

1

1

1

3

3

3

( )

'(

1

3

1

3

)

3

x

t

t

t

x

t

h x

x

dt

h x dx

x d

x e

dx

x e

e dt

e

d

x

C

t

x

d

x

e

x

C

dt

= =

=

= −

+

= =

=

=

= −

= −

+

=

Przykład 1.6

Przykład 1.6

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

6

(2

3)

+

6

6

6

7

7

1

1 1

1

(2

3)

(2

3)

2

2 6 1

14

( )

2

3

'(

2

)

2

2

1

1

t

h

x

dx

t

t dt

t

C

x

C

dt

dx

d

x

x

dt

h x x

x

t

d

d

=

=

+

+

= =

=

=

+

= =

+

=

+

+

=

=

background image

6

6

Zadanie 1.8

Zadanie 1.8

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji:

ln

1 2 ln

x

x

x

+

Podpowiedź: zastosuj dwukrotnie podstawienie, najpierw by 

Podpowiedź: zastosuj dwukrotnie podstawienie, najpierw by 

pozbyć się 

pozbyć się 

ln

ln

(x) a następnie by pozbyć się pierwiastka.

(x) a następnie by pozbyć się pierwiastka.

ln

1 2 ln

1 2

1 2

l

1

1

n

d

x

t

t

dx

dt

x

x

t

t

x

x

dt

dx

x

t

x

=

=

=

+

+

=

=

+

(

)

(

)

(

)

(

)

2

,

1/ 2

1

2

/ 2

2

3

3

1

( )

1 2

1

2

1

'( )

1 2

1 2

1

1

1 1

(

1)

(

1)

2

2

2

1 2

1 2

3

1 2

1 2

2

1

1

1 2

1 2

6

2

1 2

2

s

h t

t

t

s

d

t

t

dt

dt

s

s

d

s

h t dt

s

s

s

C

t

t

t

dt

t

dt

dt

t

t

C

t

t

dt

t

t

t

d

=

=

=

=

=

+

+

+

=

=

+

+

+

+

=

=

+

=

=

=

+

=

+

+

+

(

)

(

)

3

3

1

1

1

1

1 2

1 2

1 2 ln

1 2 ln

6

2

6

2

1 2

t

dt

t

t

C

x

x

C

t

=

+

+

+

= =

+

+

+

+

1 podstawienie

1 podstawienie

podsta

podsta

-

-

wienie

wienie

Całkowanie przez części

Całkowanie przez części

Jeżeli funkcje u(x) i v(x) mają w pewnym przedziale ciągłe 

Jeżeli funkcje u(x) i v(x) mają w pewnym przedziale ciągłe 

pochodne u’(x) i v’(x) to obowiązuje

pochodne u’(x) i v’(x) to obowiązuje

( ) '( )

( ) ( )

( ) '( )

u x v x dx

u x v x

v x u x dx

=

Tw

Tw

.

.

Przykład 1.7

Przykład 1.7

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

x

xe

1

(

1)

( )

'( )

1

'( )

( )

x

x

x

x

x

x

x

x

xe dx

xe

e dx

xe

e

C

e x

C

u x

x

u x

v x

e

v x

e

=

=

=

+

=

− +

=

=

=

=

background image

7

7

Przykład 1.8

Przykład 1.8

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

Oblicz całkę nieoznaczoną funkcji

2

sin

x

x

2

2

2

sin

cos( )

( )

'( )

2

'( )

sin

(

2 c

)

co

s( )

s( )

o

x

xdx

x

x

u x

x

u x

x

v x

x

v x

x

x dx

x

=

= −

+

=

=

=

= −

[

]

2 cos( )

2

sin( ) c

2

sin( )

1sin( )

( )

'( )

1

'( )

cos( )

( )

sin(

)

)

os(

x

x

x

x

x dx

u x

x

u x

v x

x

v x

x

dx

x

x

x

C

=

+

+

=

=

=

=

=

=

[

]

2

2

2

2

si

sin

cos( )

cos( )

2 sin( )

2 cos( )

n( ) cos( )

x

x

x

x

xdx

x

x

x

x

x

x

x

C

C

=

+

+

+

= −

+

+

+

2

2

sin

cos( )

2 sin( )

2 cos( )

x

xdx

x

x

x

x

x

C

= −

+

+

+

Wzory rekurencyjne uzyskane dzięki zastosowaniu 

Wzory rekurencyjne uzyskane dzięki zastosowaniu 

całkowania przez części

całkowania przez części

(

)

(

)

(

)

1

1

2

1

2

1

;

1, 2,...

1

1

sin ( )

cos( ) sin

( )

sin

( )

;

2, 3,...

1

1

cos ( )

sin( ) cos

( )

cos

( )

;

2, 3,...

ln

ln

ln

;

1, 2,...

sin( )

cos( )

n

x

n

x

n

x

n

n

n

n

n

n

n

n

n

n

n

x e dx

x e

x

e dx

n

n

x dx

x

x

x dx

n

n

n

n

x dx

x

x

x dx

n

n

n

x dx

x

x

n

x

dx

n

x

x dx

x

x

n

=

=

= −

+

=

=

+

=

=

=

= −

+

1

1

cos( )

;

1, 2,...

cos( )

sin( )

sin( )

;

1, 2,...

n

n

n

n

x

x dx

n

x

x dx

x

x

n x

x dx

n

=

=

=

background image

8

8

Inne użyteczne wzory całkowania

Inne użyteczne wzory całkowania

[

]

[

]

1

2

2

2

( )

'( )

( )

( )

( )

'( )

;

1

1

'( )

ln

( )

( )

'( ) ( )

'( ) ( )

( )

( )

( )

'( ) ( )

'( ) ( )

( )

ln

( ) ( )

( )

'( )

ln

( )

( )

( )

( )

1

( )

d

dx

n

n

f x dx

f x dx

f x

C

f x

f x

f

x dx

C

n

n

f x

dx

f x

C

f x

f x g x

g x f x

f x

dx

C

g x

g

x

f x g x

g x f x

f x

dx

C

f x g x

g x

f

x

dx

f x

f

x

a

f

x

a

f x

d

f x

+

=

=

+

=

+

≠ −

+

=

+

=

+

=

+

=

+

+

+

1

( )

dx

x

x

f x

= − +

Całkowanie funkcji wymiernych

Całkowanie funkcji wymiernych

Iloraz dwóch wielomianów F

Iloraz dwóch wielomianów F

N

N

(x) i 

(x) i 

f

f

n

n

(x) nazywamy 

(x) nazywamy 

funkcją 

funkcją 

wymierną

wymierną

( określoną na zbiorze punktów, dla których 

( określoną na zbiorze punktów, dla których 

f

f

n

n

(x) 

(x) 

≠≠

≠≠

0 )

0 )

( )

( )

( )

N

n

F

x

W x

f x

=

Jeżeli stopień „m” wielomianu 

Jeżeli stopień „m” wielomianu 

g

g

m

m

(x) jest mniejszy od stopnia „n” 

(x) jest mniejszy od stopnia „n” 

wielomianu 

wielomianu 

f

f

n

n

(x) , to funkcje wymierną 

(x) , to funkcje wymierną 

nazywamy 

nazywamy 

ułamkiem właściwym

ułamkiem właściwym

( )

( )

;

( )

m

n

g

x

W x

m

n

f

x

=

<

Rozkładem funkcji wymiernej nazywamy operacje wydzielenia 

Rozkładem funkcji wymiernej nazywamy operacje wydzielenia 

wielomianu F

wielomianu F

N

N

(x) przez wielomian 

(x) przez wielomian 

f

f

n

n

(x) , w wyniku czego 

(x) , w wyniku czego 

otrzymujemy 

otrzymujemy 

część całkowitą

część całkowitą

E

E

k

k

(x) (wspólną) i 

(x) (wspólną) i 

resztę

resztę

g

g

m

m

(x)

(x)

( )

( )

( )

;

( )

( )

N

m

k

n

n

F

x

g

x

E x

m

n

f

x

f x

=

+

<

background image

9

9

Przykład 1.9

Przykład 1.9

Dokonać rozkładu funkcji wymiernej w(z) 

Dokonać rozkładu funkcji wymiernej w(z) 

na część całkowitą i ułamek właściwy

na część całkowitą i ułamek właściwy

5

2

9

2

1

( )

3

1

z

z

w z

z

+

+

=

+

(

)

3

5

3

5

2

3

5

3

2

2

3

( )

( )

( )

9

2

1 :

3

1

3

2

1

3

1

( )

9

2

1

3

1

3

3

9

1

1

3

3

3

3

z

z

F z

f z

E z

z

z

z

z

z

z

g z

z

z

z

z

z

z

z

z

z

z

z

+

+

+

=

+

+

+ =

+

+

+

=

+

+

+

+

Każdy wielomian rzeczywisty może być przedstawiony w postaci 

Każdy wielomian rzeczywisty może być przedstawiony w postaci 

iloczynu następujących czynników rzeczywistych

iloczynu następujących czynników rzeczywistych

1.

1.

Stałej a

Stałej a

0

0

(czynnik przy najwyższej potędze)

(czynnik przy najwyższej potędze)

2.

2.

Czynników liniowych typu     (x

Czynników liniowych typu     (x

-

-

a)

a)

3.

3.

Czynników kwadratowych typu (x

Czynników kwadratowych typu (x

2

2

+

+

px

px

+q) , gdzie p

+q) , gdzie p

2

2

-

-

4q<0

4q<0

Każdą funkcję wymierną w postaci ułamka właściwego można 

Każdą funkcję wymierną w postaci ułamka właściwego można 

przedstawić w postaci sumy:

przedstawić w postaci sumy:

1.

1.

Ułamków prostych 1 rodzaju

Ułamków prostych 1 rodzaju

2.

2.

Ułamków prostych 2 rodzaju

Ułamków prostych 2 rodzaju

gdzie A,B,p,q rzeczywiste, p

gdzie A,B,p,q rzeczywiste, p

2

2

-

-

4q<0 , zaś  r,s  to liczby naturalne.

4q<0 , zaś  r,s  to liczby naturalne.

(

)

r

A

x

a

2

(

)

s

Ax

B

x

px

q

+

+

+

1

1

1

1

1

1

1

2

2

1

2

( )

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

s

s

s

s

r

r

r

r

s

s

M x

K

M

x

K

A

A

A

M x

K

g x

f x

x

a

x

a

x

a

x

px

q

x

px

q

x

px

q

+

+

+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+







background image

10

10

Aby scałkować dowolną funkcję wymierną postaci

Aby scałkować dowolną funkcję wymierną postaci

gdzie F(x) oraz f(x) są dowolnymi wielomianami nie mającymi 

gdzie F(x) oraz f(x) są dowolnymi wielomianami nie mającymi 

wspólnych czynników, należy najpierw wydzielić część 

wspólnych czynników, należy najpierw wydzielić część 

wspólną E(x), a następnie całkować osobno tę część całkowitą 

wspólną E(x), a następnie całkować osobno tę część całkowitą 

oraz funkcję wymierną będącą ułamkiem właściwym:

oraz funkcję wymierną będącą ułamkiem właściwym:

Całkowanie ułamka właściwego (stopień wielomianu g(x) licznika 

Całkowanie ułamka właściwego (stopień wielomianu g(x) licznika 

jest mniejszy od stopnia wielomianu f(x) mianownika), 

jest mniejszy od stopnia wielomianu f(x) mianownika), 

przebiega dwuetapowo:

przebiega dwuetapowo:

1.

1.

Rozkład ułamka właściwego g(x)/f(x) na ułamki proste

Rozkład ułamka właściwego g(x)/f(x) na ułamki proste

2.

2.

Całkowanie ułamków prostych

Całkowanie ułamków prostych

( )

( )

( )

N

n

F

x

w x

f x

=

( )

( )

( )

( )

( )

F x

g x

dx

E x dx

dx

f x

f x

=

+

Całki ułamków prostych

Całki ułamków prostych

1

(

)

2

(1

)

(

)

ln

1

r

r

A

x

a

C

dla

r

A

r

dx

x

a

A

x

a

C

dla

r

+

= 

− +

=

(

)

(

)

(

)

( )

(

)

2

2

2

2

(1

)

1/ 2

2

4

2

2(1

)

2

2

ln

;dla 

1

;dla

2,3,...

1

B Ap

x p

A

r

r

Ap

A

r

r

r

x

px

q

arctg

C

r

Ax

B

dx

dt

x

px

q

B

r

x

px

q

t

+

−∆

−∆

−∆

+

+ +

+

=

+

= 

+

+

+

=

+

+

+



UWAGA: 

UWAGA: 

=p

=p

2

2

-

-

4q

4q

Wyznaczenie całki                  można dokonać drogą 

Wyznaczenie całki                  można dokonać drogą 

zastosowania (r

zastosowania (r

-

-

1) 

1) 

-

-

krotnie 

krotnie 

wzoru rekurencyjnego postaci:

wzoru rekurencyjnego postaci:

(

)

2

1

r

dt

t

+

(

)

(

)

2

1

1

2

2

1

2

3

2(

1)

2

2

(

1)

1

1

r

r

r

dt

x

r

dt

r

r

x

t

t

=

+

+

+

+

background image

11

11

Przykład:

Przykład:

6

5

4

3

2

5

4

3

2

2

5

8

4

1

4

4

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

+

+

+ +

+

Wyznacz całkę ogólną funkcji wymiernej

Wyznacz całkę ogólną funkcji wymiernej

Rozwiązanie:

Rozwiązanie:

Krok 1. Wydziel wielomian przez wielomian aby uzyskać część całk

Krok 1. Wydziel wielomian przez wielomian aby uzyskać część całk

owitą i 

owitą i 

ułamek właściwy

ułamek właściwy

(

)

6

5

6

5

4

3

2

5

4

4

3

2

5

4

3

2

5

3

2

3

4

2

5

8

4

1:

4

4

4

4

4

1

4

1

1

4

4

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

+

+

+

+ +

+

=

+

+

+

+

+ +

+

(

)

6

5

4

3

2

5

4

3

2

5

4

3

2

( )

( )

( )

( )

( )

2

5

8

4

1

1

1

4

4

4

4

F x

g x

E x

f x

f x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

=

+

+

+

+ +

+

=

− +

+

+

Krok 2. Sprowadź mianownik ułamka właściwego do postaci 

Krok 2. Sprowadź mianownik ułamka właściwego do postaci 

iloczynowej 

iloczynowej 

zawierającej czynniki liniowe i kwadratowe

zawierającej czynniki liniowe i kwadratowe

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

5

4

3

2

4

2

4

2

2

2

4

4

1

4

1

1

4

1

4

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

+

=

− +

=

=

+

=

+

(

)

(

)

(

)

5

4

3

2

2

2

( )

1

( )

1

1

( )

4

4

1

4

E x

x

g x

x

x

f x

x

x

x

x

x

x

x

=

+

+

=

=

+

+

Uzyskaliśmy zatem następujące postaci części całkowitej E(x) ora

Uzyskaliśmy zatem następujące postaci części całkowitej E(x) ora

ułamka właściwego g(x)/f(x)

ułamka właściwego g(x)/f(x)

Krok 3. Oblicz całkę nieoznaczoną części całkowitej

Krok 3. Oblicz całkę nieoznaczoną części całkowitej

(

)

2

1

1

1

2

( )

1

I

E x dx

x

dx

x

x C

=

=

=

− +

background image

12

12

Krok 4. Przedstaw ułamek właściwy g(x)/f(x) jako sumę ułamków pr

Krok 4. Przedstaw ułamek właściwy g(x)/f(x) jako sumę ułamków pr

ostych

ostych

(

)

(

)

2

2

2

2

1

1

( )

4

4

1

( )

g

A

B

x

x

x

x

f x

x

x

Dx

E

x

x

C

x

+

=

=

+

+

+

+

+

+

Aby wyznaczyć wartości współczynników A,B,C,D i E , sprowadzamy 

Aby wyznaczyć wartości współczynników A,B,C,D i E , sprowadzamy 

sumę 

sumę 

ułamków prostych do wspólnego mianownika.

ułamków prostych do wspólnego mianownika.

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

4

2

3

3

2

4

2

4

3

3

2

2

3

4

1

1

4

1

4

(

1)

4

(

1)

4

4

(

1)

1

4

4

4

4

4

4

4

4(

)

(4

4

)

(

)

(

)

x

A

B

C

Dx

E

x

x

x

x

x

x

x

Ax x

x

B x

x

Cx

x

Dx

E x x

x

x

x

Ax

Ax

Ax

Ax

Bx

Bx

Bx

B

Cx

Cx

Dx

x D

x E

x E

B

B

A x

A

C

E

B x

B

E

A

D x

A C

D x

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

=

+

=

+

+

+

− + +

+

+

+

= −

+

+

+

− −

+

+ − −

+

+ +

Ponieważ równość obu stron musi zachodzić dla każdej wartości 

Ponieważ równość obu stron musi zachodzić dla każdej wartości 

argumentu x, wystarczy tożsamościowo porównać liczniki, by uzysk

argumentu x, wystarczy tożsamościowo porównać liczniki, by uzysk

ać 

ać 

zestaw warunków, które muszą spełniać stałe:

zestaw warunków, które muszą spełniać stałe:

2

3

4

1

4

4(

)

(4

4

)

(

)

(

)

x

B

B

A x

A

C

E

B x

B

E

A

D x

A C

D x

+ ≡ −

+

+

+

− −

+

+ − −

+

+ +

2

3

4

0

2

3

4

1

4

4(

)

(4

4

)

(

)

(

)

:

4

1

: 4(

)

1

: (4

4

)

0

: (

)

0

: (

)

0

x

B

B

A x

A

C

E

B x

B

E

A

D x

A C

D x

x

B

x

B

A

x

A

C

E

B

x

B

E

A

D

x

A C

D

+ ≡ −

+

+

+

− −

+

+ − −

+

+ +

=

=

+

− −

=

+ − −

=

+ +

=

Uzyskany układ 5 równań liniowych z pięcioma niewiadomymi A,B,C,

Uzyskany układ 5 równań liniowych z pięcioma niewiadomymi A,B,C,

D,E 

D,E 

należy rozwiązać, by uzyskać:

należy rozwiązać, by uzyskać:

3

1

1

2

1

2

4

5

10

20

;

;

;

;

A

B

C

D

E

= −

= −

=

=

= −

Ostatecznie, ułamek właściwy g(x)/f(x) przyjmie postać:

Ostatecznie, ułamek właściwy g(x)/f(x) przyjmie postać:

(

)

(

)

(

)

3

1

10

20

2

2

2

2

1

1

1

2

2

5

1

4

4

1

4

x

x

x

x

x

x

x

x

x

+

= −

+

+

+

+

background image

13

13

Krok 5. Obliczenie całki ułamka właściwego g(x)/f(x) rozłożonego

Krok 5. Obliczenie całki ułamka właściwego g(x)/f(x) rozłożonego

na ułamki 

na ułamki 

proste

proste

(

)

(

)

(

)

(

)

3

1

10

20

2

2

2

2

2

3

1

10

20

2

2

1

1

1

2

2

5

1

4

4

1

4

1

1

2

2

5

1

4

4

x

x

I

dx

dx

x

x

x

x

x

x

x

x

dx

dx

dx

dx

x

x

x

x

+

=

=

+

+

=

+

+

= −

+

+

+

(

)

1
2

1
4

2

2
5

3

1

2

10

20

3

1

1

20

40

2

2

1

ln

2

1

1

4

2

ln

1

5

1

ln(

4)

(

)

4

dx

x

x

dx

x

x

dx

x

x

x

dx

x

arctg

x

x

=

= −

=

=

+

+

Krok 6. Zebranie otrzymanych wyników etapów obliczeń w formie ca

Krok 6. Zebranie otrzymanych wyników etapów obliczeń w formie ca

łki 

łki 

nieoznaczonej zadanej funkcji wymiernej

nieoznaczonej zadanej funkcji wymiernej

6

5

4

3

2

5

4

3

2

2

2

3

1

1

1

2

1

1

2

2

4

5

20

40

2

2

5

8

4

1

4

4

1

ln

ln

1

ln(

4)

(

)

x

x

x

x

x

x

dx

x

x

x

x

x

x

x

x

x

arctg

x

C

x

+

+

+ +

=

+

=

− +

+

+

+

Zadanie 1.9

Zadanie 1.9

Wyznacz całkę ogólną funkcji wymiernej

Wyznacz całkę ogólną funkcji wymiernej

6

5

4

3

2

5

4

3

2

2

2

5

8

4

1

2

2

1

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

+

+

+ +

+

+ −

background image

14

14

6

5

4

3

2

5

4

3

2

2

2

2

2

2

5

8

4

1

1

1 21 5

1

9 5

2

4(

1)

4

2

2

2

1

1

(

1)

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

+

+

+ +

+

− +

=

+

− 

+

+ −

+

+

(

)

6

5

4

3

2

5

4

3

2

2

2

5

1

1

4

5

8

2

2

2

5

8

4

1

2

2

1

18

10

ln

1

ln

1

3

( )

1

x

x

x

x

x

x

dx

x

x

x

x

x

x

x

x

x

arctg x

C

x

+

+

+ +

=

+

+ −

=

+

− −

+ −

+

+

Rozwiązanie zadania 1.9

Rozwiązanie zadania 1.9

Całki funkcji niewymiernych

Całki funkcji niewymiernych

Funkcją  algebraiczną

Funkcją  algebraiczną

nazywam,y  taką  funkcję  y=f(x)  która 

nazywam,y  taką  funkcję  y=f(x)  która 

spełnia równanie postaci

spełnia równanie postaci

a

a

n

n

(x) 

(x) 

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

y

y

n

n

a

a

n

n

-

-

1

1

(x) 

(x) 

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

y

y

n

n

-

-

1

1

+ . . . + a

+ . . . + a

1

1

(x) 

(x) 

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

y

y

1

1

+ a

+ a

0

0

(x) = 0

(x) = 0

Gdzie a

Gdzie a

0

0

(x),...,

(x),...,

a

a

n

n

(x) są wielomianami ( 

(x) są wielomianami ( 

a

a

n

n

(x)

(x)

≠≠

≠≠

0 ), n 

0 ), n 

l. całkowita.

l. całkowita.

Def

Def

.

.

Funkcje nie będące funkcjami algebraicznymi, noszą nazwę 

Funkcje nie będące funkcjami algebraicznymi, noszą nazwę 

funkcji przestępnych

funkcji przestępnych

, należą do nich np. funkcje:

, należą do nich np. funkcje:

trygonometryczne, wykładnicze, logarytmiczne ... 

trygonometryczne, wykładnicze, logarytmiczne ... 

Funkcje 

algebraiczne 

dzielimy 

na 

Funkcje 

algebraiczne 

dzielimy 

na 

wymierne

wymierne

(będące 

(będące 

wielomianami 

lub 

ilorazami 

wielomianów) 

wielomianami 

lub 

ilorazami 

wielomianów) 

funkcje 

funkcje 

niewymierne

niewymierne

, jakimi są np. poniższe funkcje:

, jakimi są np. poniższe funkcje:

Def

Def

.

.

(

)

3

2

2

2

1

1

2

1

;

2

1

x

x

x

+

+

background image

15

15

(

)

(

)

(

)

3

2

2

1

0

3

2

1

0

2

2

3

2

1

0

3

2

3

2

3

2

1

0

2

3

3

( )

2

1

( )

( )

0

3

3

( )

( )

?

?

0

2

1

( )

2

1

;

( )

3

3

3

3

( )

( )

3

3

3

3

0

2

1

x

x

y

f x

x

x

a x y

a x

x

x

a x

a x

x

x

a x

x

x

a x

x

x

x

x

a x

a x

x

x

x

x

x

x

=

=

+

+

=

+

=

+

=

+

= −

+

=

=

+

Przykład

Przykład

Sprawdź, czy funkcja                      jest funkcją algebraic

Sprawdź, czy funkcja                      jest funkcją algebraic

zną.

zną.

3

2

2

3

3

2

1

x

x

x

x

+

Przykład

Przykład

Sprawdź, czy funkcja                          jest funkcją algeb

Sprawdź, czy funkcja                          jest funkcją algeb

raiczną.

raiczną.

2

3

2

1

x

x

+

(

)

(

)

2

2

2

2

2

( )

3

2

1

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1

0

y

f x

x

x

y

x

x

x

x

x

x

=

=

+

+

=

+ −

+

=

Algorytm 

wyznaczania 

całek 

funkcji 

niewymiernych 

Algorytm 

wyznaczania 

całek 

funkcji 

niewymiernych 

sprowadza  się  do  zastosowania  odpowiedniego  podstawienia, 

sprowadza  się  do  zastosowania  odpowiedniego  podstawienia, 

transformującego  funkcję  niewymierną  w  funkcję  wymierną

transformującego  funkcję  niewymierną  w  funkcję  wymierną

dla  której  możemy  zastosować  technikę  całkowania  przez 

dla  której  możemy  zastosować  technikę  całkowania  przez 

rozkład na ułamki proste.

rozkład na ułamki proste.

(

)

(

)

(

)

2

2

2

2

2

,

,

1

, 1

1

0 ;

0

2

,

2

0

4

0

n

n

ax

b

ax

b

N x

dx

z

cx

d

cx

d

N x

x

a dx

z

x

x

a

x

N x

x

dx

z

x

b

z

x a

gdy

a

a

a

b

N x

ax

bx

c dx

z

x

gdy

a

a

oraz

b

ac

+

+

=

+

+

+

= +

+

+

=

=

+

>

∆ ≠

+

+

=

+

<

∆ 

∆ =

>

całka

całka

podstawienie

podstawienie

uwagi

uwagi

background image

16

16

Przykład

Przykład

Oblicz całkę nieoznaczoną

Oblicz całkę nieoznaczoną

2

1

dz

cz

d

z

a

+ +

+

Podstawienie:

Podstawienie:

2

t

z

z

a

= +

+

(

)

(

)

2

2

2

2

2

2

2

2

1
2

2

2

(

)

2

a

t

t

z

z

a

z

a

t

zt

z

z

a

a

t

z

t

dz

dt

t

=

+

=

+

+

=

+

+

=

=

2

2

1

1

(

1)

dz

dz

cz

d

z

a

c

z

d

z

z

a

=

+ +

+

+ + +

+





2

2

1
2

2

2

1

2

2

(

)

2

2

2

2

2

3

3

2

3

1
2

2

2

3

1

1

(

1) (

)

2

(

1)

(

1)(

)

2

2

(

1)(

)

2

2

2

(

1)

(

1)

a
t

a

t

a t

dt

t

t

t

a

t

a

t

dz

dt

c

t

d

t

t

c

z

d

z

z

a

a

t

a

t

dt

dt

c

t

t

dt

t

c

t

at

dt

t

a

t

dt

dt

t c

a c

t

+

+

=

+ +

+ + +

+

+

+

=

+

+

+

+

+

=

+

+ −



Rozkładamy na ułamki proste, i wyznaczamy całkę ze względu 

Rozkładamy na ułamki proste, i wyznaczamy całkę ze względu 

na t, a następnie podstawiamy zwrotnie z

na t, a następnie podstawiamy zwrotnie z

Przekształcamy 

Przekształcamy 

f. podcałkową

f. podcałkową

Podstawiamy:

Podstawiamy:

(

)

2

1

3

1

3

dz

z

z

− +

+

2

2

2

2

2

3

1

3

1

3

3

.

2

2

t

z

z

t

t

t

z

z

itd

z

dz

dt

t

t

= +

+

+

− =

+

=

=

(

)

2

2

2

2

2

2

3

2

1

1

3

1

3

2

3

3

1

1

3

1

3

2

2

1

3

2

3

3

2

3

2

dz

dz

z

z

z

z

z

t

t

dt

dt

t

t

t

t

t

t

t

=

=

− +

+

− + +

+

+

+

=

− +

(

)

(

)(

)

(

)

(

)

2

2

2

3

2

2

1

2

1

1

1

2

4

4

3

3

3

2

3

3

2

3

3

3

33

;

3

33

t

t

t

t t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

+

+

+

=

=

=

+

=

(

)(

)

(

) (

)

2

1

2

1

2

3

t

A

B

D

t t

t

t

t

t

t

t

t

t

+

=

+

+

Przykład

Przykład

Podstawienie

Podstawienie

Przekształcamy funkcję podcałkową:

Przekształcamy funkcję podcałkową:

Rozkładamy na ułamki proste:

Rozkładamy na ułamki proste:

background image

17

17

(

)

(

)

(

)

2

2

2

2

1

2

1

1

1

2

4

4

1

3

1

3

1

1

1

ln

3

ln

3

ln

3

2

2

2

:

3

33

;

3

33

dz

z

z

A

z

z

B

z

z

t

D

z

z

t

C

gdzie

t

t

=

− +

+

+

+ +

+

+ − +

+

+ −

+

=

+

=

Obliczenie całki nieoznaczonej

Obliczenie całki nieoznaczonej

dla przypomnienia 

dla przypomnienia 

(całki ułamków prostych):

(całki ułamków prostych):

1

(

)

2

(1

)

(

)

ln

1

r

r

A

x

a

C

dla

r

A

r

dx

x

a

A

x

a

C

dla

r

+

= 

− +

=

(

)(

)

(

)

(

)

2

1

2

1

2

1

2

1

3

1

1

1

2

2

2

2

1

1

1

ln

ln

ln

2

2

2

t

A

B

D

dt

dt

dt

dt

t t

t

t

t

t

t

t

t

t

A

t

B

t

t

D

t

t

C

+

=

+

+

=

=

+

+

+

Podstawiamy zwrotnie:

Podstawiamy zwrotnie:

Całkujemy:

Całkujemy:

Całki funkcji trygonometrycznych R(

Całki funkcji trygonometrycznych R(

sinx

sinx

,

,

cosx

cosx

sprowadzalne do całek funkcji wymiernych

sprowadzalne do całek funkcji wymiernych

Całki funkcji wymiernych R(u,v) , gdzie u=sin(x), v=cos(x), 

Całki funkcji wymiernych R(u,v) , gdzie u=sin(x), v=cos(x), 

postaci :

postaci :

(sin , cos )

R

x

x dx

da się sprowadzić do całki z funkcji wymiernej dzięki 

da się sprowadzić do całki z funkcji wymiernej dzięki 

podstawieniu :

podstawieniu :

tan

2

x

t

 

=

 

 

Uwagi: Sposób wykorzystania podstawienia wymaga omówienia

Uwagi: Sposób wykorzystania podstawienia wymaga omówienia

1 cos

tan

2

sin

x

x

x

=

2

2

sin

1

t

x

t

=

+

co można udowodnić, bowiem

co można udowodnić, bowiem

(

)

(

)

(

)

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1 cos

1 cos

2

2 tan

2

sin

sin

sin

2

1

1 tan

1 2 cos

cos

1 cos

1

1

sin

sin

1 cos

sin

1 cos

sin

1 cos

sin

sin

2

2

sin

2 2 cos

1 cos

sin

1 2 cos

cos

x

x

x

x

t

x

x

x

t

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

=

=

=

=

=

+

+

+

+

+ 

=

=

=

+ −

+

background image

18

18

2

2

1

cos

1

t

x

t

=

+

1 cos

tan

2

sin

x

x

x

=

co można udowodnić, bowiem

co można udowodnić, bowiem

(

)

(

)

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1 cos

1 2 cos

cos

1

1

1 tan

1

sin

sin

cos

1

1 tan

1 2 cos

cos

1 cos

1

1

sin

sin

1 cos

cos

sin

1 2 cos

cos

2 cos

2 cos

2

cos

2 2 cos

2

1 cos

sin

1 2 cos

cos

x

x

x

x

x

t

x

x

x

t

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

+

=

=

=

=

=

+

+

+

+

+ 

− +

=

=

=

+ −

+

Ponadto, w celu wyrażenia różniczki 

Ponadto, w celu wyrażenia różniczki 

dt

dt

, obustronnie 

, obustronnie 

żniczkujemy wyrażenie:

żniczkujemy wyrażenie:

2

2

sin

1

t

x

t

=

+

(

)

(

)

(

)

(

) (

)

(

)

(

)

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2(1

) 2 (2 )

2 2

4

1

1

2

cos

2

1

1

1

1

1

2

cos

cos

1

2

1

t

t

t

t

t

t

t

xdx

dt

dt

dt

dt

t

t

t

t

t

xdx

x

dt

t

dx

dt

t

+

+

=

=

=

=

+

+

+

+

+

=

+

=

+

(

)

2

2

1

dx

dt

t

=

+

Przykład:

Przykład:

2

sin

3

?

3 cos

sin

x

dx

x

x

+

=

+

( )

(

)

(

)

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

tan

;

1

2

3

sin

3

1

2

1

...

cos

...

1

1

2

1

3 cos

sin

3

2

1

1

sin

1

x

t

dx

dt

t

t

x

t

t

dx

x

dt

t

t

t

t

x

x

t

t

t

x

t

=

=

+

+

+

+

=

=

=

+

+

+

+

+

+

=

+

(

)

(

)

(

)

(

)

(

) (

)

(

)

(

)

(

)

(

)

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

4

3 1

2

3

1

4

3 1

2

1

2

2

1

2

1

3 1

2

3 1

2

1

3

1

1

1

1

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

+

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

(

)

(

)

(

)(

)

2

2

1
3

1

1

2

3

16 ;

4

3 1

2

3

2

3

..

..

3

3

3

3 ;

3

t

t

t

t

t

t

t

t

∆ =

∆ =

+

= −

+

+

=

= −

+

=

= −

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)(

)

(

)

2

2

2

4

2

2

2

2

2

2

1
3

4

3 1

2

3

10

3

2

3

3 1

2

1

3

3 1

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

+

+

+

+

=

+

+

+

+

Technika podstawienia:

Technika podstawienia:

Przekształcamy wymierną funkcję podcałkową:

Przekształcamy wymierną funkcję podcałkową:

Wyrażamy wielomian kwadratowy w formie czynnikowej:

Wyrażamy wielomian kwadratowy w formie czynnikowej:

Zatem funkcja wymierna jest ułamkiem właściwym, postaci:

Zatem funkcja wymierna jest ułamkiem właściwym, postaci:

background image

19

19

(

)(

)

(

)

(

) (

)

(

) (

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

4

2

2

2

2

2

2

1

1

3

3

5

4

1

2

3

3

3

2
3

2

2

2

2

3

3

3

2

2

3

3

0

1
3

3

10

3

1

3

3

3

3 1

1

3

3

3

2

2

3

3

2 3

3

3

3

3

3

3

t

t

A

B

Ct

D

Et

F

t

t

t

t

t

t

t

Rozwinięcie licznika prawej strony względem potęg t

t

A

B C

t

A

B

C

D

t

A

B

D

E

t

A

B

C

E

F

t A

B C

D

E

F

t

A

B

D

F

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+ +

+

+

+

+

+

+

+

+

+ − −

− −

+

15
16

1

2

15

3

3

16

2
3

3

2

2

2

3

3

3

4

2

2

1

3

3

2

3

1

2

3

1

1

1

0

0

0

3

0

3

3

3

1

0

0

3

3

2

2

0

3

1

0

0

0

10

3

2 3

3

0

3

1

0

1

1

1

3

1

3

3

3

3

3

0

1

0

1

A

A

B

B

C

C

D

D

E

E

F

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

×

=

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

Rozkładamy ułamek właściwy na ułamki proste:

Rozkładamy ułamek właściwy na ułamki proste:

Układ równań liniowych algebraicznych, prowadzi do 

Układ równań liniowych algebraicznych, prowadzi do 

wyznaczenia stałych A, B, C, D, E, F :

wyznaczenia stałych A, B, C, D, E, F :

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

15

1

1

16

15

1

1

2

2

3

16

3

1
3

2

3

3

3

4

2

3

4

4

4

2

2

2

2

ln

3

3 ln

3

3

ln

3

3 ln

3

3

1

ln 1

arctan( )

arctan( )

2

1

1 2

2

1

1 3

3

arctan( )

arctan( )

4

2

4

1

1

1

A

dt

A

t

C

t

C

t

B

dt

B

t

C

t

C

t

Ct

D

dt

C

t

D

t

C

t

C

t

Et

F

Ft

E

t

dt

F

t

C

t

C

t

t

t

=

+

=

+

=

+

+

= −

+

+

+

+

=

+

+

+

= −

+

+

+

+

=

+

+

=

+

+

+

+

+

(

)(

)

(

)

4

2

2

2

1
3

15

15

3

3

1

1

2

3

4

16

16

3

4

4

2

3

10

3

3

3 1

1 3

3

3 ln

3

3 ln

3

arctan( )

arctan( ) (

)

4 1

t

t

dt

t

t

t

t

t

t

t

t

C

C

C

C

t

+

+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

(

)(

)

(

)

2

4

2

2

2

1
3

15

15

1

5

16

16

3

2

sin

3

2

3

10

3

3 cos

sin

3

3

3 1

1 3

3

3 ln

3

3 ln

3

4 1

x

t

t

dx

dt

x

x

t

t

t

t

t

t

C

t

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

+

+

(

)

2

1
2

15

15

1

1

1

5

16

2

16

2

3

2

1
2

sin

3

3 cos

sin

3 tan

3

1

3 ln tan

3

3 ln tan

3

4 1

tan

x

dx

x

x

x

x

x

C

x

+

=

+

+

+

+

+

+

Obliczamy całki ułamków prostych:

Obliczamy całki ułamków prostych:

Całka funkcji wymiernej ze względu na „t” wynosi przeto:

Całka funkcji wymiernej ze względu na „t” wynosi przeto:

Powracamy do pierwotnej zmiennej „x”, by uzyskać wynik:

Powracamy do pierwotnej zmiennej „x”, by uzyskać wynik:

background image

20

20

Zadanie

Zadanie

. Obliczyć całkę nieoznaczoną:

. Obliczyć całkę nieoznaczoną:

1

3sin(2

3)

dx

+

Rozwiązanie:

Rozwiązanie:

1

2

3

ln tan

6

2

x

C

+

+

UWAGA:

UWAGA:

W szczególnych przypadkach całek funkcji trygonometrycznych 

W szczególnych przypadkach całek funkcji trygonometrycznych 

gdy funkcja podcałkowa R(

gdy funkcja podcałkowa R(

sinx

sinx

,

,

cosx

cosx

) ma następujące własności, 

) ma następujące własności, 

korzystniej jest użyć podstawień postaci:

korzystniej jest użyć podstawień postaci:

( , )

(

, )

cos

( , )

( ,

)

sin

( , )

(

,

)

tan

R u v

R

u v

podstawienie

t

x

R u v

R u

v

podstawienie

t

x

R u v

R

u

v

podstawienie

t

x

= − −

=

= −

=

=

− −

=

Całki funkcji wymiernych R(u,v) , gdzie u=

Całki funkcji wymiernych R(u,v) , gdzie u=

sinh

sinh

(x), v=

(x), v=

cosh

cosh

(x), 

(x), 

postaci :

postaci :

(sinh , cosh )

R

x

x dx

da się sprowadzić do całki z funkcji wymiernej dzięki 

da się sprowadzić do całki z funkcji wymiernej dzięki 

podstawieniu :

podstawieniu :

tanh

2

x

t

 

=

 

 

Uwagi: Sposób wykorzystania podstawienia wymaga omówienia

Uwagi: Sposób wykorzystania podstawienia wymaga omówienia

2

2

sinh

1

t

x

t

=

2

2

1

cosh

1

t

x

t

+

=

(

)

2

2

1

dx

dt

t

=

Zadanie domowe: Udowodnij w/w relacje!

Zadanie domowe: Udowodnij w/w relacje!

Zadanie: Wyznacz całkę nieoznaczoną

Zadanie: Wyznacz całkę nieoznaczoną

Zadanie: Wyznacz całkę nieoznaczoną

Zadanie: Wyznacz całkę nieoznaczoną

sinh

3cosh

2

x

dx

+

cosh

3cosh

2

x

dx

+

background image

21

21

Całki następujących postaci funkcji podcałkowej 

Całki następujących postaci funkcji podcałkowej 

da się wyrazić przez funkcje elementarne

da się wyrazić przez funkcje elementarne

(

)

(

)

sin

;

cos

cx

cx

e

ax

b dx

e

ax

b dx

+

+

(

)

;

( )

ax

R e

dx

R t

jest funkcją wymierną t

(

)

(

)

sin

;

cos

;

0,1, 2...

n

cx

n

cx

x e

ax

b dx

x e

ax

b dx n

+

+

=

( )

( )

arctan

;

arcsin

;

0,1, 2,...

n

n

x

x dx

x

x dx

=

podstawienie t=

podstawienie t=

e

e

cx

cx

całkowanie przez części

całkowanie przez części

całkowanie przez części

całkowanie przez części

całkowanie przez części

całkowanie przez części

UWAGA:  funkcje  pierwotne  wielu,  nawet  prostych  funkcji 

UWAGA:  funkcje  pierwotne  wielu,  nawet  prostych  funkcji 

podcałkowych,  nie  są  funkcjami  elementarnymi  (  bądź 

podcałkowych,  nie  są  funkcjami  elementarnymi  (  bądź 

skończonymi kombinacjami funkcji elementarnych ).

skończonymi kombinacjami funkcji elementarnych ).

Z tego powodu całka nieoznaczona ( nawet gdy istnieje ) nie da 

Z tego powodu całka nieoznaczona ( nawet gdy istnieje ) nie da 

się wyrazić poprzez kombinację funkcji elementarnych!!!

się wyrazić poprzez kombinację funkcji elementarnych!!!

sin

cos

;

;

x

x

x

e

dx

dx

dx

x

x

x

background image

22

22

-20

-10

0

10

20

-4

-2

2

4

x

Funkcja Gamma 

Funkcja Gamma 

Euler’a

Euler’a

1

0

( )

x

t

t

e x dx

Γ

=

-1

-0.5

0

0.5

1

-4

-2

2

4

x

Funkcja błędu

Funkcja błędu

( )

2

0

2

x

t

erf x

e

dt

π

=

background image

23

23

-20

-10

0

10

20

-1

1

2

3

4

x

Całka wykładnicza 

Całka wykładnicza 

Ei

Ei

(x)

(x)

( )

x

t

e

Ei x

dt

t

−∞

=

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

1

2

3

4

5

x

Logarytm całkowy li(x)=

Logarytm całkowy li(x)=

Ei

Ei

(

(

ln

ln

(x))

(x))

Sinus całkowy

Sinus całkowy

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

-30

-20

-10

10

20

30

x

0

sin

( )

x

t

Si x

dt

t

=

background image

24

24

Funkcja 

Funkcja 

Bessel’a 

Bessel’a 

pierwszego rodzaju 

pierwszego rodzaju 

J

J

p

p

(x),

(x),

Funkcja walcowa, 

Funkcja walcowa, 

jest rozwiązaniem równania różniczkowego 

jest rozwiązaniem równania różniczkowego 

Bessel’a

Bessel’a

(

)

2

2

2

2

2

( )

( )

( )

0

d w z

dw z

z

z

z

p

w z

dz

dz

+

+

=

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-4

-2

2

4

z

J

J

0

0

(x)

(x)

J

J

1

1

(x)

(x)

J

J

2

2

(x)

(x)