Processing math: 100%

Страница сетевой поддержки учеников Тимура Юрьевича Альпина

02.03.2020

Демидович, № 2213 без несобственных интегралов и разрывных замен

Filed under: мат. ан. сем. 2,Решения — Shine @ 4:28 пп

Решение, которое я не успел показать, привожу тут. Разобьём исходный интеграл по двум половинам исходного промежутка интегрирования:
2π0dx1+εcosx=π0dx1+εcosx+2ππdx1+εcosx=

и выполним в эитих частях разные замены: в первой x=y, а во второй — x=2πy.
=π0dy1+εcosy+0πd(2πy)1+εcos(2πy)=π0dy1+εcosy+0πdy1+εcosy=π0dy1+εcosy+π0dy1+εcosy=2π0dy1+εcosy=
Выше получились два одинаковых интеграла, но уже по другому отрезку [0;π]. Их мы сложили в один, а теперь снова разобьём отрезок интегрирования:
=2π/20dy1+εcosy+2ππ/2dy1+εcosy=
и заменим y=x, а во втором интеграле — y=πx:
=2π/20dx1+εcosx+2ππ/2d(πx)1+εcos(πx)=2π/20dx1+εcosx+2π/20dx1εcosx=2π/20dx1+εcosx+2π/20dx1εcosx=
Одинаковых интегралов на этот раз не получится, но складываются они всё равно хорошо:
=2π/20(11+εcosx+11εcosx)dx=2π/20(1εcosx1ε2cos2x+1+εcosx1ε2cos2x)dx=4π/2011ε2cos2xdx=
И снова «сложим вдвое» промежуток интегрирования:
=4π/4011ε2cos2xdx+4π/2π/411ε2cos2xdx=
x=y, x=π2y:
=4π/40dy1ε2cos2y+4π/2π/4d(π2y)1ε2cos2(π2y)=4π/40dy1ε2cos2y+4π/40dy1ε2sin2y=4π/40(11ε2cos2y+11ε2sin2y)dy.
Вот в этом интеграле можно со спокойной совестью сделать замену tgy=t. Тогда y=arctgt,
dy=dt1+t2,
t2+1=1cos2ycos2y=1t2+1,
sin2y=1cos2y=t21+t2.
Подставим всё это в интеграл, и получим, что
2π0dx1+εcosx=4π/40(11ε2cos2y+11ε2sin2y)dy=410(11ε21t2+1+11ε2t21+t2)dt1+t2=
По условиям задачи (и исходя из определённости интегрируемой функции на области интегрирования), ε<1. Тогда 1ε2>0, воспользовавшись чем мы можем продолжить так:
=410(11+t2ε2+11+t2ε2t2)dt=410(1(1ε2)11+t21ε2+11+(1ε2)t2)dt=
=4(11ε2arctgt1ε2+11ε2arctg(t1ε2))|10=
ниже применим, что arctg1x=π2arctgx, и получим окончательный ответ:
=41ε2(arctg11ε2+arctg1ε2)=41ε2(π2arctg1ε2+arctg1ε2)=2π1ε2.

Комментариев нет »

No comments yet.

RSS feed for comments on this post.

Leave a comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Хостингом угостил Вадим "Moose" Калинников