AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1552

Условие

Найти интеграл \(\displaystyle{\int\frac{x^7dx}{\left(1-x^2\right)^5}}\).

Решение

В задачнике предлагается подстановка \(\displaystyle{x=\sin{u}}\), однако такая подстановка мне не кажется удачной. Полагаю гораздо более удобной подстановку \(\displaystyle{z=1-x^2}\):

\[ \int\frac{x^7dx}{\left(1-x^2\right)^5} =-\frac{1}{2}\cdot\int\frac{x^6d\left(1-x^2\right)}{\left(1-x^2\right)^5} =\left[z=1-x^2\right] =-\frac{1}{2}\cdot\int\frac{(1-z)^3}{z^5}dz=\\ =-\frac{1}{2}\cdot\int\left(z^{-5}-3z^{-4}+3z^{-3}-z^{-2}\right)dz =\frac{1}{8\left(1-x^2\right)^4}-\frac{1}{2\left(1-x^2\right)^3}+\frac{3}{4\left(1-x^2\right)^2}-\frac{1}{2\left(1-x^2\right)}+C \]

В принципе, ответ готов. При желании, его можно упростить к той форме, которая дана в задачнике:

\[ \frac{1}{8\left(1-x^2\right)^4}-\frac{1}{2\left(1-x^2\right)^3}+\frac{3}{4\left(1-x^2\right)^2}-\frac{1}{2\left(1-x^2\right)}+C=\\ =\frac{4x^6-6x^4+4x^2-1}{8\left(1-x^2\right)^4}+C =\frac{x^8-\left(1-x^2\right)^4}{8\left(1-x^2\right)^4}+C =\frac{x^8}{8\left(1-x^2\right)^4}+C. \]

Ответ:

\(\displaystyle{\frac{x^8}{8\left(1-x^2\right)^4}+C}\)

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №2Основные методы интегрирования
Задача №1995