انتگرال نامعین (قاعده زنجیری)

آخرین ویرایش: 05 اسفند 1402
دسته‌بندی: انتگرال
امتیاز:

تغییر متغیر در انتگرال نامعین

فرض کنیم f تابعی پیوسته و F یک تابع اولیه آن باشد.

فرض کنیم g تابعی مشتق پذیر باشد به‌طوری‌که g' تابعی پیوسته و Fog تعریف شده باشد. اگر H=Fog و H'=h آن‌گاه:

hx=H'x=Fog'x=Fgx'=g'x.F'gx=g'x.fgx

hxdx=H'x  dxhx  dx=Hx+c

قضیه

fgxg'x  dx=Fgx  dx

اثبات

از طرفین تساوی gx=u دیفرانسیل می‌گیریم:

if   gx=ug'x  dx=dudx=dug'x

fgxg'x  dx=fug'x×dug'x=fu  du=Fu+c    ;    gx=u=Fgx+c

تمرین

انتگرال های زير را محاسبه کنيد.

I=xsinx2.f'cosx2dx

if   gx=cosx2g'x=2xsinx2

I=xsinx2f'cosx2dxI=12g'xf'gxdxI=12fgx+cI=12fcosx2+c

I=sinx.sincosxdx

if   gx=cosxg'x=sinx

I=sinx.sincosxdxI=g'xsingx  dxI=g'xf'gxdxI=cosgx+cI=coscosx+c

دریافت مثال

نکته

1    f'xfnx  dx=1n+1fn+1x+c

2   f'xfx  dx=Lnfx+c    ;    fx0

3   undu=1n+1un+1+c    ;    n1

4   u1  du=duu=Lnu+c    ;    u0

تمرین

انتگرال های زير را محاسبه کنيد.

I=Lnxmxdx    ;    x>0

if   u=Lnxdu=1xdxdx=xdu

I=LnxmxdxI=mLnxxdxI=mux×xdu

I=muduI=m×12u2+cI=m2Lnx2+c

I=x2x3+4dx    ;    x>0

u=x3+4  du=3x2  dxdx=du3x2

I=x2x3+4dxI=x2u×du3x2I=13u  12duI=13×112+1u12+1+c

I=13×2u12+cI=23x3+4+c

I=x+1x2+2x+4dx

u=x2+2x+4du=2x+2dxdx=du2x+1

I=x+1x2+2x+4dxI=x+1u×du2x+1I=121udu

I=12Lnu+cI=12Lnx2+2x+4+c

I=18x26x3+54dx

u=6x3+5du=18x2dx

I=18x26x3+54dx

I=(6x3+5)14(18x2dx)

I=u14du

I=45u54+c

I=45(6x3+5)54+c

تمرین

if   f'x=3fx4fx=?

f'x=3fx4f'x.f4x=3

f'x.f4x  dx=3  dx

13f3x=3x+cf3x=9x+c'fx=19x+c'3

fx=13x32+c1     ;    x=1

f1=13132+c1     ;    f1=1

1=13+c1c1=23

if   f'cos2x=1tan2x1+tan2xfx=?

f'cos2x=1tan2x1+tan2xf'cos2x=cos2x

f'cos2x=2cos2x1     ;    cos2xx

f'x=2x1f'xdx=2x1  dxfx=x2x+c

دریافت مثال

تذکر

جدول فرمول ها و انتگرال های مهم:

1)  xn  dx=1n+1xn+1+c    ;    n1

2)  1x  dx=Lnx+c

3cosx  dx=sinx+ccosax+b  dx=+1asinax+b+c

4sinx  dx=cosx+csinax+b  dx=1acosax+b+c

5)  eax+b  dx=1aeax+b+c6)  sec2x  dx=tanx+c7)  csc2x  dx=cotgx+c8)  secx.tanx  dx=secx+c

9)  cscx.cotgx  dx=cscx+c

10)  1a2x2  dx=Arcsinxa+c

11)  1x2+a2  dx=1aArctanxa+c

12)  1xx2a2  dx=1aArcsecxa+c

13)  ex  dx=ex+c

14)  bx  dx=1Lnbbx+c

15)  sinhx  dx=coshx+c15)  coshx  dx=sinhx+c

16tandx=Lncosx+ctanax+b  dx=1aLncosax+b+c=1aLnsecax+b+c

17cotgx  dx=Lnsinx+ccotgax+b  dx=1aLnsinax+b+c

18)  secx  dx=Lnsecx+tanx+c=Lntanx2+π4+c

19)  cscx  dx=Lncscx+cotgx+c=Lntanx2+c

20)  Lnx  dx=xLnx1+c

21)  1a2x2  dx=12aLnx+axa+c

22)  xa2+x2  dx=12Lna2+x2+c

23)  xa2x2  dx=12Lna2x2+c

24)  x2+a2  dx=12xx2+a2+12a2Lnx+x2+a2+c

25)  x2a2  dx=12xx2a212a2Lnx+x2a2+c

26)  a2x2  dx=12xa2x2+12a2Arcsinxa+c

27)  1x2+a2  dx=Lnx+x2+a2+c

28)  cosu.sinnu  du=1n+1sinn+1u+c

29)  sinu.cosnu  du=1n+1cosn+1u+c

30)  1+tan2u.tannu  du=1n+1tann+1u+c

31)  1+cotg2u.cotgnu  du=1n+1cotgn+1u+c

32)  cosuasinu+br  du=1ar+1asinu+br+1+c   ;   rQ

33)  sinuacosu+br  du=1ar+1acosu+br+1+c

34)  1+tan2uatanu+br  du=1ar+1atanu+br+1+c

35)  1+cotg2uacotgu+br  du=1ar+1acotgu+br+1+c

تمرین

انتگرال های زير را محاسبه کنيد.

I=cotg3x+1dx

I=13Lnsin3x+1+c

I=tan2wdw

I=12Lncos2w+c=12Lnsec2w+c

I=tan4ysec5ydy

I=tan4ysec5ydy=sin4ysec5y1cos4ydy=sin4ycosydy=15sin5y+c

I=5t310t6+4dt

I=5t310t6+4dt=5(14)t410(15)t5+4t+c=54t4+2t5+4t+c

I=3x34+7x5+16xdx

I=3x34+7x5+16xdx=3x34+7x5+16x12dx=317/4x7474x4+16(11/2)x12+c=127x7474x4+13x12+c

I=(w+w3)(4w2)dw

I=(w+w3)(4w2)dw=4ww3+4w13w73dw=2w214w4+3w43310w103+c

I=4x102x4+15x2x3dx

I=4x102x4+15x2x3dx=4x10x32x4x3+15x2x3dx=4x72x+15xdx=12x8x2+15ln|x|+c

I=3ex+5cosx10sec2xdx

I=3ex+5cosx10sec2xdx=3ex+5sinx10tanx+c

I=2secwtanw+16wdw

I=2secwtanw+16wdw=2secwtanwdw+161wdw=2secwtanwdw+161wdw

I=23y2+1+6cscycoty+9ydy

I=23y2+1+6cscycoty+9ydy=23tan1y6cscy+9ln|y|+c

I=76sin2θsin2θdθ

I=76sin2θsin2θdθ=7sin2θ6dθ=7csc2θ6dθ=7cotθ6θ+c

I=x4x36xdx

I=x4x36xdx=x46x12x136x12dx=16x7216x16dx=127x9215x56+c

I=sin(x)+10csc2(x)dx

I=sin(x)+10csc2(x)dx=cos(x)10cot(x)+c

I=2cos(w)sec(w)tan(w)dw

I=2cos(w)sec(w)tan(w)dw=2sin(w)sec(w)+c

تمرین

با توجه به اطلاعات زیر fx را بیابید.

f'(x)=4x39+2sinx+7exf(0)=15

f(x)=4x39+2sinx+7exdx=x49x2cosx+7ex+c


15=f(0)15=049(0)2cos(0)+7e0+c15=2+7+c15=5+cc=10


f(x)=x49x2cosx+7ex+10

دریافت مثال

محاسبه انتگرال نامعین

نمونه اول

انتگرال هایی است شامل یک پرانتز درجه اول که این پرانتز می‌تواند در مخرج کسر یا در داخل رادیکال باشد.

برای انتگرال گیری از این نمونه، عبارت درجه اول را u فرض کرده و از طرفین دیفرانسیل گرفته و dx را محاسبه کرده، سپس انتگرال را حل می‌کنیم.

تمرین

انتگرال های زیر را محاسبه کنید.

I=2x512dx

u=2x5du=2dxdx=12du

I=2x512dxI=u12.12duI=12u12du

I=12.113u13+cI=126.2x513+c

I=214x23dx

u=14xdu=4dxdx=du4

I=214x23dxI=214x23dxI=2u23.du4I=12u23du

I=12.35u53+cI=31014x53+c

I=e3xdx

3x=u3dx=dudx=13du

I=e3xdxI=eu.13du

I=13eudu ; eudu=eu+c

I=13eu+cI=13e3x+c

دریافت مثال

نمونه دوم

انتگرال هایی هست که شامل یک عامل اصلی و دیفرانسیل همان عامل اصلی است.

برای انتگرال گیری از این نمونه، عبارت اصلی را u فرض کرده، از این فرض دیفرانسیل گرفته و با توجه به‌صورت مساله آنها را در مساله جای‌گذاری می‌کنیم و سپس انتگرال را حل می‌کنیم.

تمرین

انتگرال های زیر را محاسبه کنید.

I=x24x10.2x4dx

u=x24xdu  =2x4  dxdx=du2x4

I=x24x10.2x4dxI=u10.2x4.du2x4I=u10.duI=111u11+cI=111x24x+c

I=6x2+4xx3+x215dx

u=x3+x21du=3x2+2x  dxdx=du3x2+2x

I=6x2+4xx3+x215dxI=23x2+2xx3+x215dxI=23x2+2xu5du3x2+2xI=21u5du

I=2u5duI=214u4+c=12x3+x214+c

I=x12x24x23dx

u=2x24xdu=4x4dxdx=du4x1

I=x12x24x23dxI=x12x24x23dxI=x1.u23.du4x1I=14u23du

I=14.3.u13+cI=342x24x13+c

دریافت مثال

نمونه سوم

انتگرال هایی است که شامل یک عامل درجه اول، که عبارتی دیگری را با خود به همراه دارد.

برای انتگرال گیری از این نمونه، عبارت اصلی را u فرض کرده و دو عمل زیر را انجام می‌دهیم:

  • ابتدا x را از روی آن یافته و سپس از آن دیفرانسیل می‌گیریم.
  •  dx را محاسبه کرده و آنها را در مسئله قرار می‌دهیم و انتگرال را حل می‌کنیم. 

تمرین

انتگرال های زیر را محاسبه کنید.

I=x2203x4  dx

u=x2du=dxx=u+2I=x2203x4  dxI=u203u+24  du

I=3u21  du+2u20  duI=322u22+221u21+c

I=322x222+221x221+c

I=x24x2x1dx

u=2x1du=2dxdx=12dux=u+12

I=x24x2x1dx

I=2x112x24xdx

I=u12u+1224u+1212du

I=18u32du68u12du78u12du

I=18×252x15268.232x13278.22x112+c

I=x31+x2359dx

1+x23=u

23x3dx=dudx=3x32dux23=u1

I=x31+x2359dxI=x31+x2359dxI=x3u59.3x32du


I=32x23.u59duI=32u1u59duI=32u49u59du

I=32.913u13932×94u49+c

I=27261+x231392781+x2349+c

دریافت مثال

نمونه چهارم

انتگرال هایی که ترکیبی از نمونه دوم و سوم است.

برای انتگرال گیری از این نمونه، عبارت اصلی را u فرض کرده و از آن هم دیفرانسیل گرفته و هم عبارت اضافی را از روی آن محاسبه می‌کنیم.

تمرین

انتگرال های زیر را محاسبه کنید.

I=5x19x5+4dx

u=x5+4

du=5x4dxdx=du5x4x5=u4x53=u43x15=u43

I=5x19x5+4dxI=5x19.x5+412dxI=5x19.u12.du5x4


I=x15.u12duI=u43.u12du

I=u312u2+48u64.u12du

I=27x5+472245x5+452+963x5+432128x5+412+c

I=x111+x4dx

1+x4=u

4x3dx=dudx=du4x3x4=u1x42=u12x8=u12

I=x111+x4dxI=x111+x412dxI=x11u12du4x3


I=14x8u12duI=14u12u12du

I=14u22u+1u12du

I=14u322u12+u12du

I=1425u522×23u32+2u12+c

I=14251+x452431+x432+21+x412+c

I=xx5dx

u=x5

u2=x5

2udu=dxx=u2+5

I=xx5dxI=x.u.2udu

I=2u2+5.u2du

I=2u4+5u2du

I=2u4du+10u2du

I=25u5+103u3+c

I=25x55+103x53+c

دریافت مثال

نمونه پنجم

انتگرال هایی به‌صورت زیر را در نظر بگیرید:

ax+bncx+dn+2  dx

اگر ax+bcx+d=u باشد، داریم:

u=ax+bcx+d

du=adbccx+b2  dx

dx=cx+d2adbc  du

I=ax+bncx+dn+2  dx

I=ax+bcx+dn×1cx+d2  dx

I=un×1cx+d2×cx+d2adbc  du

I=un1adbc  du

I=1adbcun  du

I=1adbc1n+1un+1+c

I=1adbcn+1ax+bcx+dn+1+c

تمرین

انتگرال زیر را محاسبه کنید.

I=2x+15x27dx

u=2x+1x2du=5x22dxdx=x22du5

I=2x+15x27dx

I=2x+1x251x22dx

I=u51x22x225du

I=15u5duI=15×16u6+cI=1302x+1x26+c

دریافت مثال

نمونه ششم

انتگرالهایی که محاسبه آنها نیاز به گویا کردن مخرج کسر دارد، یا کلا عبارتی باید در مزدوج خودش ضرب شود.

این نوع انتگرال ها می‌توانند در زمره هر یک از حالت های قبلی قرار گیرند و روش خاصی برای حل آنها پیشنهاد نمی‌کنیم.

تمرین

انتگرال های زیر را محاسبه کنید.

I=dxx+2+x2

I=dxx+2+x2

I=1x+2+x2.x+2x2x+2x2  dx

I=x+2x24  dx

I=14x+212x212  dx

I=14x+212  dx14x212  dx

I=1423x+2321423x232+c

I=16x+2316x23+c

I=x2xxx22xdx

x22x=u

2x2dx=dudx=du2x1x22x+1=u+1x12=u+1x1=u+1x=u+1+1

I=x2xxx22xdx

I=x2xxx22x.x+x22xx+x22x  dx

I=x2xx+x22xx2x22x  dx

I=x2xx+x22x2x  dx

I=xx1x+u2x.du2x1


I=14x+u  du

I=14u+1+1+u  du

I=14u+112  du+14du+14u12  du

I=14×112+1u+112+1+14u+14112+1u12+1+c

I=14×23u+132+14u+14×23u32+c

I=16u+132+14u+16u32+c

I=16x22x+132+14x22x+16x22x32+c

دریافت مثال

خرید پاسخ‌ها

انتگرال نامعین (قاعده زنجیری)

25,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید