AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1448

Условие

Найти интеграл \(\int\frac{x^2dx}{\sqrt{a^2-x^2}}\).

Решение

Осуществим замену \(x=|a|\sin{t}\), причём \(t\in\left(-\frac{\pi}{2};\frac{\pi}{2}\right)\). Так как на указанном интервале \(\cos{t}\gt{0}\), то для данной замены получим:

\[ \sqrt{a^2-x^2}=|a|\cdot\sqrt{1-\sin^2{t}}=|a|\cdot|\cos{t}|=|a|\cos{t}. \]

Возвращаясь к исходному интегралу, получим:

\[ \int\frac{x^2dx}{\sqrt{a^2-x^2}} =\left|\begin{aligned}& x=|a|\sin{t}.\\& dx=|a|\cos{t}dt.\end{aligned}\right| =\int\frac{a^2\sin^2{t}\cdot{|a|}\cos{t}dt}{|a|\cos{t}}=\\ =a^2\int\sin^2{t}dt =\frac{a^2}{2}\cdot\int\left(1-\cos{2t}\right) =\frac{a^2}{2}\cdot\left(t-\frac{\sin{2t}}{2}\right)+C=\\ =\frac{a^2}{2}\cdot\left(t-\sin{t}\cos{t}\right)+C =\frac{a^2}{2}\cdot\left(t-\sin{t}\sqrt{1-\sin^2{t}}\right)+C=\\ =\frac{a^2}{2}\cdot\left(\arcsin\frac{x}{|a|}-\frac{x}{|a|}\sqrt{1-\frac{x^2}{a^2}}\right)+C =\frac{a^2}{2}\arcsin\frac{x}{|a|}-\frac{x\sqrt{a^2-x^2}}{2}+C \]
Ответ: \(\frac{a^2}{2}\arcsin\frac{x}{|a|}-\frac{x\sqrt{a^2-x^2}}{2}+C\)
Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №2Основные методы интегрирования
Задача №1891