AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1574

Условие

Найти интеграл \(\int\frac{x^3-1}{4x^3-x}dx\).

Решение
\[ \frac{x^3-1}{4x^3-x} =\frac{1}{4}\cdot\frac{4x^3-x+x-4}{4x^3-x} =\frac{1}{4}+\frac{\frac{1}{16}x-\frac{1}{4}}{x\left(x-\frac{1}{2}\right)\left(x+\frac{1}{2}\right)} \]
\[ \frac{\frac{1}{16}x-\frac{1}{4}}{x\left(x-\frac{1}{2}\right)\left(x+\frac{1}{2}\right)} =\frac{A}{x}+\frac{B}{x-\frac{1}{2}}+\frac{C}{x+\frac{1}{2}} =\frac{A\left(x-\frac{1}{2}\right)\left(x+\frac{1}{2}\right)+Bx\left(x+\frac{1}{2}\right)+Cx\left(x-\frac{1}{2}\right)}{x\left(x-\frac{1}{2}\right)\left(x+\frac{1}{2}\right)} \]

Для определения неизвестных параметров применим метод подстановки.

\[ \frac{1}{16}x-\frac{1}{4} =A\left(x-\frac{1}{2}\right)\left(x+\frac{1}{2}\right)+Bx\left(x+\frac{1}{2}\right)+Cx\left(x-\frac{1}{2}\right) \]
\[ \begin{aligned} & x=0;\;-\frac{A}{4}=-\frac{1}{4};\;A=1.\\ & x=\frac{1}{2};\;-\frac{7}{32}=\frac{B}{2};\;B=-\frac{7}{16}.\\ & x=-\frac{1}{2};\;-\frac{9}{32}=\frac{C}{2};\;C=-\frac{9}{16}. \end{aligned} \]

Возвращаясь к исходному интегралу, будем иметь:

\[ \int\frac{x^3-1}{4x^3-x}dx =\int\left(\frac{1}{4}+\frac{1}{x}-\frac{7}{16}\cdot\frac{1}{x-\frac{1}{2}}-\frac{9}{16}\cdot\frac{1}{x+\frac{1}{2}}\right)dx=\\ =\frac{x}{4}+\ln|x|-\frac{7}{16}\ln\left|x-\frac{1}{2}\right|-\frac{9}{16}\ln\left|x+\frac{1}{2}\right|+C \]
Ответ: \(\frac{x}{4}+\ln|x|-\frac{7}{16}\ln\left|x-\frac{1}{2}\right|-\frac{9}{16}\ln\left|x+\frac{1}{2}\right|+C\)
Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №3Основные классы интегрируемых функций
Задача №2017