6.8
Интеграл с нерациональной функцией трудно вычислить с помощью стандартных методов.
Рассмотрим стержень с линейной массовой плотностью, указанной в терминах постоянной линейной плотности, характерной длины и расстояния от левой стороны.
Цель — определить массу стержня, что требует интегрирования этой функции плотности по длине стержня.
Кубические корни усложняют интеграл, поэтому рационализирующая замена становится полезной.
Введение новой переменной u, определённой как u, равной кубическому корню из x, преобразует выражение в рациональную форму. Отсюда x можно взять за куб u, и соответственно следует дифференциал dx. Пределы интегрирования корректируются в соответствии с новой переменной.
Подставив эти выражения в интеграл, получается уравнение, полностью записанное через u. После выполнения предположений интеграл упрощается до простой многочленной формы.
Этот преобразованный интеграл более управляем, а полиномиальное длинное деление помогает упростить полученную рациональную функцию.
После переписывания выражения в u, вычисление интеграла с обновлёнными пределами даёт суммарную массу стержня.
Таким образом, интеграл решается с помощью рационализирующей подстановки.
Интегралы, содержащие нерациональные функции, часто трудно вычислить стандартными методами, особенно когда в подынтегральном выражении присутствуют ра…
© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.