Интегрирование рациональных функций. Интегрирование рациональных дробей

Интегрирование биноминальных дифференциалов.

Определение: Биноминальным дифференциалом называется выражение

x^m(a + bxⁿ)^pdx
где m, n, и p – рациональные числа.

Как было доказано академиком Чебышевым П.Л. (1821-1894), интеграл от биноминального дифференциала может быть выражен через элементарные функции только в следующих трех случаях:

1. 
   Если р – целое число, то интеграл рационализируется с помощью подстановки
   

, где  - общий знаменатель m и n.

2. 
   Если - целое число, то интеграл рационализируется подстановкой
   

, где s – знаменатель числа р.
3) Если - целое число, то используется подстановка , где s – знаменатель числа р.

Однако, наибольшее практическое значение имеют интегралы от функций, рациональных относительно аргумента и квадратного корня из квадратного трехчлена.

На рассмотрении этих интегралов остановимся более подробно.
Интегралы вида .

Существует несколько способов интегрирования такого рода функций. В зависимости от вида выражения, стоящего под знаком радикала, предпочтительно применять тот или иной способ.

Как известно, квадратный трехчлен путем выделения полного квадрата может быть приведен к виду:

Таким образом, интеграл приводится к одному из трех типов:

1. 
   
   
2. 
   
   
3. 
   
   

1 способ. Тригонометрическая подстановка.
Теорема: Интеграл вида подстановкой или
сводится к интегралу от рациональной функции относительно sint или cost.


Пример: