AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1595

Условие

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

Решение
\[ \frac{x}{x^3-1} =\frac{x}{(x-1)\left(x^2+x+1\right)} =\frac{A}{x-1}+\frac{Bx+C}{x^2+x+1} =\frac{A\left(x^2+x+1\right)+(Bx+C)(x-1)}{(x-1)\left(x^2+x+1\right)} \]
\[ x=A\left(x^2+x+1\right)+(Bx+C)(x-1) \]
\[ \begin{aligned} & x=1;\;1=3A;\;A=\frac{1}{3}.\\ & x=0;\;0=A-C=\frac{1}{3}-C;\;C=\frac{1}{3}.\\ & x=2;\;2=7A+2B+C=2B+\frac{8}{3};\;B=-\frac{1}{3}. \end{aligned} \]
Для интегрирования второй дроби будем 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 (см. 1594).

Возвращаясь к исходному интегралу, получим:

\[ \int\frac{xdx}{x^3-1} =\frac{1}{3}\int\frac{dx}{x-1}-\frac{1}{3}\int\frac{x-1}{x^2+x+1}dx =\frac{1}{3}\ln|x-1|-\frac{1}{6}\ln\left(x^2+x+1\right)+\frac{\sqrt{3}}{3}\arctg\frac{2x+1}{\sqrt{3}}+C \]
Ответ: \(\frac{1}{3}\ln|x-1|-\frac{1}{6}\ln\left(x^2+x+1\right)+\frac{\sqrt{3}}{3}\arctg\frac{2x+1}{\sqrt{3}}+C\)
Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №3Основные классы интегрируемых функций
Задача №2038