Дан определенный интеграл ∫ (√x /(1 + √x))dx, x=0..1. Вычислите его значение.
Другие предметы Колледж Определенные интегралы определенный интеграл вычисление интеграла математика колледж интеграл от функции интеграл √x интеграл 0 до 1 значение интеграла методы интегрирования
Для вычисления определенного интеграла ∫ (√x /(1 + √x))dx на отрезке от 0 до 1, давайте начнем с выполнения замены переменной, чтобы упростить интеграл.
Шаг 1: Замена переменной
Пусть u = √x. Тогда, x = u², и dx = 2u du. Теперь изменим пределы интегрирования:
Таким образом, наш интеграл преобразуется в:
∫ (u / (1 + u)) * (2u) du от 0 до 1.
Шаг 2: Упрощение интеграла
Теперь упростим интеграл:
∫ (2u² / (1 + u)) du от 0 до 1.
Шаг 3: Разделение на части
Разделим дробь:
2u² / (1 + u) = 2u² / (1 + u) = 2u² * (1 - (1 / (1 + u))) = 2u² - (2u² / (1 + u)).
Теперь интеграл можно записать как:
∫ (2u² - (2u² / (1 + u))) du от 0 до 1.
Шаг 4: Интегрирование
Теперь мы можем вычислить два отдельных интеграла:
Для второго интеграла можно использовать метод интегрирования по частям или разложение в ряд, но для простоты мы можем воспользоваться известной формулой:
∫ (u² / (1 + u)) du = u² - 2ln(1 + u) + C.
Тогда:
∫ (2u² / (1 + u)) du = 2[u² - 2ln(1 + u)] от 0 до 1.
Подставляем пределы:
2[(1² - 2ln(1 + 1)) - (0² - 2ln(1 + 0))] = 2[(1 - 2ln(2)) - (0 - 0)] = 2(1 - 2ln(2)) = 2 - 4ln(2).
Шаг 5: Объединение результатов
Теперь объединим результаты двух интегралов:
∫ (√x /(1 + √x))dx от 0 до 1 = (2/3) - (2 - 4ln(2)) = (2/3) - 2 + 4ln(2).
Теперь упростим:
=(2/3 - 6/3 + 4ln(2)) = (-4/3 + 4ln(2)) = 4ln(2) - 4/3.
Шаг 6: Запись окончательного результата
Таким образом, значение определенного интеграла ∫ (√x /(1 + √x))dx на отрезке от 0 до 1 равно:
4ln(2) - 4/3.