AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1578

Условие

Найти интеграл \(\displaystyle{\int\frac{x^6-2x^4+3x^3-9x^2+4}{x^5-5x^3+4x}dx}\).

Решение

Разделив многочлен в числителе дроби на многочлен в знаменателе, получим:

\[ x^6-2x^4+3x^3-9x^2+4 =\left(x^5-5x^3+4x\right)x+3x^4+3x^3-13x^2+4 \]

Для подынтегральной дроби получим:

\[ \frac{x^6-2x^4+3x^3-9x^2+4}{x^5-5x^3+4x} =x+\frac{3x^4+3x^3-13x^2+4}{x(x-1)(x+1)(x-2)(x+2)}=\\ =x+\frac{A}{x}+\frac{B}{x-1}+\frac{C}{x+1}+\frac{D}{x-2}+\frac{E}{x+2} \]

Значения параметров \(\displaystyle{A}\), \(\displaystyle{B}\), \(\displaystyle{C}\), \(\displaystyle{D}\), \(\displaystyle{E}\) найдём методом вычёркивания, который описан в первом томе двухтомника Ильина и Позняка "Основы математического анализа" (2005 г, глава №7, параграф №7).

Например, чтобы найти значение \(\displaystyle{A}\), вычёркиваем \(\displaystyle{x}\) в дроби \(\displaystyle{\frac{3x^4+3x^3-13x^2+4}{x(x-1)(x+1)(x-2)(x+2)}}\), а в оставшееся выражение подставляем \(\displaystyle{x=0}\):

\[ A =\left.\frac{3x^4+3x^3-13x^2+4}{(x-1)(x+1)(x-2)(x+2)}\right|_{x=0} =1. \]

Продолжая этот процесс, получим \(\displaystyle{B=\frac{1}{2}}\), \(\displaystyle{C=\frac{3}{2}}\), \(\displaystyle{D=1}\), \(\displaystyle{E=-1}\).

Возвращаясь к исходному интегралу, получим:

\[ \int\frac{x^6-2x^4+3x^3-9x^2+4}{x^5-5x^3+4x}dx =\frac{x^2}{2}+\ln|x|+\frac{1}{2}\ln|x-1|+\frac{3}{2}\ln|x+1|+\ln|x-2|-\ln|x+2|+C \]

Ответ:

\(\displaystyle{\frac{x^2}{2}+\ln|x|+\frac{1}{2}\ln|x-1|+\frac{3}{2}\ln|x+1|+\ln|x-2|-\ln|x+2|+C}\)

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №3Основные классы интегрируемых функций
Задача №2021