22.Метод замены переменной в неопределенном интеграле и особенности применения этого метода при вычислении определенного интеграла.
Метод замены переменной (метод подстановки).
Одним из основных методов интегрирования является метод замены переменной (или метод подстановки), описываемый формулой:
(1)
Пусть заданный интеграл
не может быть непосредственно преобразован к табличному интегралу.
:
. Тогда
,
, т.е.
. ? Найдем производные по переменной
от левой и правой части;
,
. Т.к.
, то эти производные равны, поэтому по следствию Лагранжа левая и правая части (1) отличаются на некоторую постоянную. Поскольку сами неопределенные интегралы определены с точностью до неопределенного постоянного слагаемого, то указанную постоянную в окончательной записи можно опустить.■
Формула показывает, что переходя к новой переменной, достаточно выполнить замену переменной в подынтегральном выражении. Удачная замена переменной позволяет упростить исходный интеграл, свести его к табличному.
Теорема. Пусть
некоторая первообразная для функции
.
подынтегральной функции
и первообразной
подставить выражение
, то это приведет к появлению дополнительного множителя
перед первообразной:
, где
и
- некоторые числа,
. ? Перепишем
в виде:
. Но
. Вынося постоянный множитель
за знак интеграла и деля левую и правую части равенства на
, приходим к
.■
Алгоритм вычисления:
1) Делаем замену.
2) Дифференцируем замену
.
3) Под знаком интеграла переходим к новой переменной.
4) Находим табличный интеграл.
5) Возвращаемся к старой переменной.