AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1594

Условие

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

Решение
\[ \frac{1}{1+x^3} =\frac{1}{(x+1)\left(x^2-x+1\right)} =\frac{A}{x+1}+\frac{Bx+C}{x^2-x+1} =\frac{A\left(x^2-x+1\right)+(Bx+C)(x+1)}{(x+1)\left(x^2-x+1\right)} \]
\[ 1=A\left(x^2-x+1\right)+(Bx+C)(x+1) \]
\[ \begin{aligned} & x=-1;\;1=3A;\;A=\frac{1}{3}.\\ & x=0;\;1=A+C=\frac{1}{3}+C;\;C=\frac{2}{3}.\\ & x=1;\;1=A+2B+2C=2B+\frac{5}{3};\;B=-\frac{1}{3}. \end{aligned} \]
\[ \frac{1}{1+x^3} =\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{x+1}-\frac{1}{3}\cdot\frac{x-2}{x^2-x+1} \]

В принципе, для интегрирования второй дроби можно использовать готовую формулу, верную при \(p^2-4q\lt{0}\):

\[ \int \frac{Mx+N}{x^2+px+q} dx= \frac{M}{2}\cdot \ln (x^2+px+q)+\frac{2N-Mp}{\sqrt{4q-p^2}}\arctg\frac{2x+p}{\sqrt{4q-p^2}}+C \]

Можно получить результат и последовательными преобразованиями подынтегрального выражения:

\( \int\frac{x-2}{x^2-x+1}dx =\int\frac{\frac{1}{2}(2x-1)-\frac{3}{2}}{x^2-x+1}dx =\frac{1}{2}\int\frac{2x-1}{x^2-x+1}dx-\frac{3}{2}\int\frac{dx}{x^2-x+1}=\\ =\frac{1}{2}\int\frac{d\left(x^2-x+1\right)}{x^2-x+1}-\frac{3}{2}\int\frac{d\left(x-\frac{1}{2}\right)}{\left(x-\frac{1}{2}\right)^2+\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2} =\frac{1}{2}\ln\left(x^2-x+1\right)-\sqrt{3}\arctg\frac{2x-1}{\sqrt{3}}+C \)

Возвращаясь к исходному интегралу, получим:

\[ \int\frac{dx}{1+x^3} =\frac{1}{3}\int\frac{dx}{x+1}-\frac{1}{3}\int\frac{x-2}{x^2-x+1}dx =\frac{1}{3}\ln|x+1|-\frac{1}{6}\ln\left(x^2-x+1\right)+\frac{1}{\sqrt{3}}\arctg\frac{2x-1}{\sqrt{3}}+C \]
Ответ: \(\frac{1}{3}\ln|x+1|-\frac{1}{6}\ln\left(x^2-x+1\right)+\frac{1}{\sqrt{3}}\arctg\frac{2x-1}{\sqrt{3}}+C\)
Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №3Основные классы интегрируемых функций
Задача №2037