AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1553

Условие

Найти интеграл \(\displaystyle{\int\frac{dx}{(ax+b)\sqrt{x}}}\).

Решение

Равенство нулю обеих параметров (\(\displaystyle{a=0}\) и \(\displaystyle{b=0}\)) невозможно. Случай, когда лишь один параметр (\(\displaystyle{a}\) или \(\displaystyle{b}\)) равен нулю, а второй – отличен от нуля, сводится к табличному интегралу. Пусть \(\displaystyle{a\neq{0}}\) и \(\displaystyle{b\neq{0}}\).

\[ \int\frac{dx}{(ax+b)\sqrt{x}} =\frac{2}{a}\cdot\int\frac{d(\sqrt{x})}{\left(\sqrt{x}\right)^2+\frac{b}{a}} \]

Если \(\displaystyle{\frac{b}{a}\gt{0}}\), то получим:

\[ \frac{2}{a}\cdot\int\frac{d(\sqrt{x})}{\left(\sqrt{x}\right)^2+\frac{b}{a}} =\frac{2}{a}\cdot\frac{1}{\sqrt{\frac{b}{a}}}\cdot\arctg\frac{\sqrt{x}}{\sqrt{\frac{b}{a}}}+C =\frac{2\sgn{a}}{\sqrt{ab}}\cdot\arctg\sqrt{\frac{ax}{b}}+C. \]

Если \(\displaystyle{\frac{b}{a}\lt{0}}\), то получим:

\[ \frac{2}{a}\cdot\int\frac{d(\sqrt{x})}{\left(\sqrt{x}\right)^2+\frac{b}{a}} =\frac{2}{a}\cdot\int\frac{d(\sqrt{x})}{\left(\sqrt{x}\right)^2-\left(\sqrt{\left|\frac{b}{a}\right|}\right)^2} =\frac{\sgn{a}}{\sqrt{|ab|}}\cdot\ln\left|\frac{\sqrt{|a|\cdot{x}}-\sqrt{|b|}}{\sqrt{|a|\cdot{x}}+\sqrt{|b|}}\right|+C. \]

Ответ:

  • Если \(\displaystyle{\frac{b}{a}\gt{0}}\), то \(\displaystyle{\frac{2\sgn{a}}{\sqrt{ab}}\cdot\arctg\sqrt{\frac{ax}{b}}+C}\).
  • Если \(\displaystyle{\frac{b}{a}\lt{0}}\), то \(\displaystyle{\frac{\sgn{a}}{\sqrt{|ab|}}\cdot\ln\left|\frac{\sqrt{|a|\cdot{x}}-\sqrt{|b|}}{\sqrt{|a|\cdot{x}}+\sqrt{|b|}}\right|+C}\).

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №2Основные методы интегрирования
Задача №1996