Дан определенный интеграл ∫ (√x /(1 + √x))dx, x=0..1. Вычислите его значение.
Другие предметыУниверситетОпределенные интегралыопределенный интегралвычисление интеграламатематика университетинтегралы√xинтеграл от 0 до 1математический анализинтегралы в университетеинтегралы с корнямиπLNматематические задачи
Чтобы вычислить определенный интеграл ∫ (√x /(1 + √x))dx от 0 до 1, давайте сначала упростим интеграл с помощью подстановки.
Шаг 1: Подстановка
Рассмотрим подстановку:
u = √x, тогда x = u² и dx = 2u du.
Шаг 2: Изменение пределов интегрирования
Теперь интеграл принимает вид:
∫ (u / (1 + u)) * (2u) du от 0 до 1.
Это можно записать как:
2 ∫ (u² / (1 + u)) du от 0 до 1.
Шаг 3: Упрощение интеграла
Теперь упростим интеграл:
2 ∫ (u² / (1 + u)) du = 2 ∫ (u² / (1 + u)) du.
Мы можем разложить дробь:
u² / (1 + u) = u² * (1 - (1 - 1/(1 + u))) = u² - u²/(1 + u).
Таким образом, интеграл можно разбить на два:
2 ∫ (u² - u²/(1 + u)) du = 2 ∫ u² du - 2 ∫ (u²/(1 + u)) du.
Шаг 4: Вычисление интегралов
Первый интеграл:
∫ u² du = (u³)/3.
Тогда 2 ∫ u² du от 0 до 1 = 2 * [1/3 - 0] = 2/3.
Теперь второй интеграл ∫ (u²/(1 + u)) du. Для этого можно использовать метод интегрирования по частям или разложение в ряд.
Однако, для простоты, мы можем воспользоваться стандартной формулой:
∫ (u²/(1 + u)) du = u² - 2u + 2ln(1 + u).
Тогда подставляя пределы от 0 до 1, мы получаем:
∫ (u²/(1 + u)) du от 0 до 1 = [1 - 2 + 2ln(2)] - [0] = -1 + 2ln(2).
Шаг 5: Объединение результатов
Теперь подставим результаты обратно:
2 ∫ u² du - 2 ∫ (u²/(1 + u)) du = 2/3 - 2(-1 + 2ln(2)) = 2/3 + 2 - 4ln(2).
Итак, окончательный результат:
2/3 + 2 - 4ln(2).
Теперь, если мы сравним с вашим ответом, то мы можем заметить, что:
√(3)π / 3 − ln(21/32ln2 − 1) может быть преобразован, чтобы сопоставить с полученным значением, но это требует дополнительных преобразований и проверки.
Ответ: Значение интеграла ∫ (√x /(1 + √x))dx от 0 до 1 равно 2/3 + 2 - 4ln(2).