Całki trygonometryczne

w tym temacie zbadamy, jak integrować pewne kombinacje obejmujące produkty i potęgi funkcji trygonometrycznych.

rozważamy\ (8\) przypadków.

aby obliczyć całki produktów sinusa i cosinusa z różnymi argumentami, stosujemy tożsamości

całki postaci \({\large\int\normalsize} {{\sin^m}x\,{\cos^n}xdx}\)

Zakładamy, że potęgi \(M\) i \(n\) są liczbami całkowitymi nieujemnymi.

aby znaleźć całkę tej postaci, użyj następujących podstawień:

całki typu \(\int {{{\sin} ^n} xdx}\) i \(\INT {{{\cos} ^n}xdx}\) można obliczyć za pomocą wzorów redukcyjnych

\

\

całki postaci \({\large\int\normalsize} {{\tan^n} xdx}\)

potęgę całki można zmniejszyć za pomocą tożsamości trygonometrycznej \(1 + {\tan ^2}x = {\sec ^2}x\) i wzoru redukcji

\

całki postaci \({\large\int \ normalsize} {{{\cot }^n}xdx}\)

potęgę całki można zmniejszyć za pomocą tożsamości trygonometrycznej \(1 + {\cot ^n}x = {\csc ^n}x\) i formuła redukcji

\

całki postaci \({\large\int \ normalsize} {{\sec^n}xdx} \)

ten typ całek można uprościć za pomocą wzoru redukcyjnego:

\

całki postaci \({\large\int \ normalsize} {{\csc^n}xdx}\)

podobnie jak w poprzednich przykładach, tego typu całki można uprościć wzorem

\

całki postaci \({\large\int \ normalsize} {{\tan^m} x\, {\sec^n}xdx} \)

całki postaci \({\large\int \ normalsize} {{\cot^m} x\, {\csc^n}xdx} \)

rozwiązany problemy

kliknij lub dotknij problemu, aby zobaczyć rozwiązanie.

przykład 1.

Oblicz całkę \({\large\int \ normalsize} {{\sin^3}xdx}.

rozwiązanie.

Let \(U = \cos x,\) \ (du = – \sin xdx.\) Następnie

Przykład 2.

Oceń całkę \({\large\int\normalsize} {{\cos^5}xdx}.

rozwiązanie.

dokonując podstawienia \(u = \ sin x,\) \(du = \ cos XDX\) i używając tożsamości \({\cos ^2}x = 1 – {\sin ^2}x,\) otrzymujemy

przykład 3.

Znajdź całkę \({\large\int \ normalsize} {{\sin^6}xdx}.

rozwiązanie.

używając tożsamości \({\sin ^2}x = {\large \ frac{{1 – \ cos 2x}}{2} \ normalsize}\) i \({\cos ^2}x = {\large\frac{{1 + \cos 2x}}{2}\normalsize},\) możemy napisać:

obliczyć całki w tym drugim wyrażeniu.

\

aby znaleźć całkę \({\large\int \ normalsize} {{\cos^3}2xdx},\) wykonujemy podstawienie \(u = \sin 2x,\) \(du=\) \ (2\cos 2xdx.\) Następnie

stąd początkowa Całka to

przykład 4.

Znajdź całkę \(\int {{{\Sin} ^2} x\,{{{\cos }^3} x} dx}.

rozwiązanie.

potęga cosinusa jest nieparzysta, więc podstawiamy

\

przepisujemy całkę w postaci \(\sin x\), aby uzyskać:

przykład 5.

Oblicz całkę \({\large\int \ normalsize} {{{\sin} ^2} x\, {{\cos }^4} xdx}.

rozwiązanie.

możemy napisać:

\

konwertujemy integrand za pomocą tożsamości

\

daje to

przykład 6.

Oceń całkę \(\int {{{\sin }^3}x\, {{\cos} ^4}xdx}.

rozwiązanie.

ponieważ potęga sinusa jest nieparzysta, używamy podstawienia

\

Całka zapisana jest jako

\

przez tożsamość Pitagorasa,

\

stąd

przykład 7.

Oceń całkę \(\int {{{\sin }^3}x\, {{\cos }^5} xdx}.

rozwiązanie.

widzimy, że obie potęgi są nieparzyste, więc możemy zastąpić \(u = \ sin x\) lub \(u = \ cos x.\) Wybierając najmniejszy wykładnik, mamy

\

Całka przyjmuje postać

\

Korzystanie z tożsamości pitagorejskiej,

\

możemy napisać

przykład 8.

Oceń całkę \(\int {{{\sin }^3}x\, {{\cos} ^3} xdx}.

rozwiązanie.

\

przez tożsamość Pitagorasa,

\

więc otrzymujemy

strona 1
1-8

Strona 2
9-23