הבדלים בין גרסאות בדף "משתמש:אור שחף/133 - הרצאה/8.3.11"
מתוך Math-Wiki
< משתמש:אור שחף | 133 - הרצאה
(יצירת דף עם התוכן "=שיטות אינטגרציה= ==דוגמאות== בכל אחת מהדוגמאות הבאות נסמן את האינטגרל שיש לחשב כ-<math>\int</math>. ...") |
מ (←שברים חלקיים) |
||
שורה 12: | שורה 12: | ||
==שברים חלקיים== | ==שברים חלקיים== | ||
− | נפתח שיטה לביצוע אינטגרציה של פונקציה רציונלית כלשהי <math>\frac pq</math> | + | נפתח שיטה לביצוע אינטגרציה של פונקציה רציונלית כלשהי <math>\frac pq</math> (<math>p,q</math> פולינומים). כבר ראינו [[משתמש:אור שחף/133 - הרצאה/6.3.11#partial_fraction_example|דוגמה פרטית]] של השיטה, כאשר פירקנו פונקציה רציונלית לסכום של פונקציות רציונליות פשוטות, וזה יסוד השיטה. |
נסתמך ללא הוכחה על משפט מאלגברה: כל פונקציה רציונלית <math>\frac pq</math> | נסתמך ללא הוכחה על משפט מאלגברה: כל פונקציה רציונלית <math>\frac pq</math> | ||
− | כך ש-<math>\deg(p)<\deg(q)</math> ניתנת לפירוק כסכום של שברים חלקיים: <math>\frac A{\left(x-x_0\right)^n}+\frac{Bx+C}{\left(x^2+bx+c\right)^k}</math>, כאשר <math>A,B,C,x_0\in\mathbb R</math> קבועים ולמכנה <math>\left(x^2+bx+c\right)^k</math> אין שורשים ממשיים (כלומר <math>b^2-4c<0</math>). | + | כך ש-<math>\deg(p)<\deg(q)</math> ניתנת לפירוק יחיד כסכום של שברים חלקיים: <math>\frac A{\left(x-x_0\right)^n}+\frac{Bx+C}{\left(x^2+bx+c\right)^k}</math>, כאשר <math>A,B,C,x_0\in\mathbb R</math> קבועים ולמכנה <math>\left(x^2+bx+c\right)^k</math> אין שורשים ממשיים (כלומר <math>b^2-4c<0</math>). |
האינטגרציה של השבר הראשון קלה: <math>\int\frac{A\mathrm dx}{\left(x-x_0\right)^n}=\frac{A\left(x-x_0\right)^{-n+1}}{-n+1}+?</math>. לשבר השני יותר קשה למצוא אינטגרל. ניתן כמה דוגמאות: | האינטגרציה של השבר הראשון קלה: <math>\int\frac{A\mathrm dx}{\left(x-x_0\right)^n}=\frac{A\left(x-x_0\right)^{-n+1}}{-n+1}+?</math>. לשבר השני יותר קשה למצוא אינטגרל. ניתן כמה דוגמאות: | ||
{{left|1=<span></span> | {{left|1=<span></span> |
גרסה מ־11:56, 18 במרץ 2011
תוכן עניינים
שיטות אינטגרציה
דוגמאות
בכל אחת מהדוגמאות הבאות נסמן את האינטגרל שיש לחשב כ-.
-
: נציב
ולכן
דרך אחרת:, נציב
ולכן
: נגדיר
ולכן
-
: נגדיר
ואז
-
: נציב
לקבל
-
:
. לפיכך
-
:
ומכאן נובע
-
: אם
אז
נציבואז
- נתון
קבוע וצריך למצוא נוסחת נסיגה ל-
לכל
. ברור כי
. כעת
. לפיכך
לכן.
למשל, עבור
נחשב
:
וכן
. לבסוף:
שברים חלקיים
נפתח שיטה לביצוע אינטגרציה של פונקציה רציונלית כלשהי (
פולינומים). כבר ראינו דוגמה פרטית של השיטה, כאשר פירקנו פונקציה רציונלית לסכום של פונקציות רציונליות פשוטות, וזה יסוד השיטה.
נסתמך ללא הוכחה על משפט מאלגברה: כל פונקציה רציונלית
כך ש-
ניתנת לפירוק יחיד כסכום של שברים חלקיים:
, כאשר
קבועים ולמכנה
אין שורשים ממשיים (כלומר
).
האינטגרציה של השבר הראשון קלה:
. לשבר השני יותר קשה למצוא אינטגרל. ניתן כמה דוגמאות:
-
-
- נציב
ואז
:
נציבונסמן
:
כאשרהוא בדיוק אותו
שמצאנו בסעיף 8 בדוגמאות מקודם.
באופן כללי נהפוך את השבר ל-. את האינטגרל של השבר השמאלי (זה שבמונהו יש
) נחשב ע"י הצבת
, ואת השבר הימני לפי סעיף 8 בדוגמאות הנ"ל.
![p(x)=\sum_{k=0}^n a_kx^k\in\mathbb R_n[x]](/images/math/9/2/3/9232048210562f7110c61b9bfb69e2fa.png)
![p(x)=(x-x_1)(x-x_2)\dots(x-x_n)](/images/math/b/2/6/b26c62ccc925d7b8050ed7dce53a703e.png)
![\forall i:\ x_i\in\mathbb C](/images/math/d/1/5/d15dfba732d2bbd85100da38c54e5ea1.png)
![x_i](/images/math/0/5/e/05e42209d67fe1eb15a055e9d3b3770e.png)
![\begin{align}\Big(x-(a+bi)\Big)\Big(x-(a-bi)\Big)&=x^2-(a+bi+a-bi)x+(a+bi)(a-bi)\\&=x^2-2ax+\left(a^2+b^2\right)\\&\in\mathbb R_2[x]\end{align}](/images/math/6/1/a/61a1f23c5b1a056a2e1341e70fad4927.png)
כעת, בהינתן האינטגרל כאשר
נפרק את
ל-
ו-
כנ"ל, נמצא
כנזכר למעלה ונחשב את האינטגרל.
דוגמאות
-
. A ו-B מקיימים
ונקבל -
: האינטגרנד שווה ל-
. נמצא את A,B,C,D: מתקיים
.
נציבואז
.
נציב:
.
נציבונקבל
.
לבסוף נציבואז
.
לפיכך