AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №2361

Условие

Найти интеграл \(\displaystyle{\int\frac{\cos^2{x}dx}{\sin{x}\cdot\cos{3x}}}\).

Решение

В ходе решения будем применять такую формулу:

\[ \cos{3x} = \cos^3{x} - 3\sin^2{x}\cdot\cos{x} \]
\[ \int\frac{\cos^2{x}dx}{\sin{x}\cdot\cos{3x}} =\int\frac{\cos^2{x}dx}{\sin{x}\cdot\left( \cos^3{x} - 3\sin^2{x}\cdot\cos{x}\right)} =\int\frac{\cos{x}dx}{\sin{x}\cdot\left( \cos^2{x} - 3\sin^2{x}\right)} = \\ =\int\frac{\ctg{x}\cdot\frac{dx}{\sin^2{x}}}{\ctg^2{x} - 3} =-\frac{1}{2}\int\frac{d\left(\ctg^2{x} - 3\right)}{\ctg^2{x} - 3} =-\frac{1}{2}\ln\left| \ctg^2{x} - 3 \right| + C \]

При желании, учитывая \(\displaystyle{\ctg{x}=\frac{\cos{x}}{\sin{x}}}\) и \(\displaystyle{-\frac{1}{2}\ln{a} = \ln\frac{1}{\sqrt{a}}}\), можно привести полученный ответ к той форме, который указан в задачнике Бермана.

Ответ:

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

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №3Основные классы интегрируемых функций
Задача №2108