AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1456

Условие

Найти интеграл \(\displaystyle{\int\frac{dx}{\sqrt{\left(x^2-a^2\right)^3}}}\).

Решение

Осуществим подстановку \(\displaystyle{x=\frac{|a|}{\cos{t}}}\), где \(\displaystyle{t\in\left[0;\frac{\pi}{2}\right)}\). Условие \(\displaystyle{t\in\left[0;\frac{\pi}{2}\right)}\) означает, что первообразную будем искать при \(\displaystyle{x\gt|a|}\). Разумеется, ещё остаётся случай \(\displaystyle{x\lt-|a|}\), однако этот вариант рассматривается аналогично.

\[ \int\frac{dx}{\sqrt{\left(x^2-a^2\right)^3}} =\left|\begin{aligned}&x=\frac{|a|}{\cos{t}};\;dx=\frac{|a|\sin{t}dt}{\cos^2{t}}.\\&\sqrt{\left(x^2-a^2\right)^3}=|a|^3\tg^3{t}=\frac{|a|^3\sin^3{t}}{\cos^3{t}}.\end{aligned}\right| =\frac{1}{a^2}\int\frac{\cos{t}dt}{\sin^2{t}}=\\ =\frac{1}{a^2}\int\left(\sin{t}\right)^{-2}d(\sin{t}) =-\frac{1}{a^2\sin{t}}+C =-\frac{1}{a^2\sqrt{1-\cos^2{t}}}+C =-\frac{x}{a^2\sqrt{x^2-a^2}}+C \]

Ответ:

\(\displaystyle{-\frac{x}{a^2\sqrt{x^2-a^2}}+C}\)

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №2Основные методы интегрирования
Задача №1899