Ingyenes tananyagok

Analízis 1

Gyakorló feladatsor: integrálás

Nyolc feladat végigvezetett megoldással: az alapintegráloktól a helyettesítésen és a parciális integráláson át a területszámításig.

20 perc olvasás

1. Feladatok

Mielőtt nekikezdenél: ehhez a feladatsorhoz az alapintegrálok, a helyettesítéses és a parciális integrálás ismerete kell. Minden feladatnál előbb próbáld meg magad, csak utána nyisd ki a megoldást.

1. feladat

Számítsd ki: ∫(6x2−4x+5) dx\displaystyle\int (6x^{2}-4x+5)\,dx.

Megoldás

Tagonként, az alapintegrálokkal.

2x3−2x2+5x+C2x^{3}-2x^{2}+5x+C

2. feladat

Számítsd ki: ∫(3x+2x2)dx\displaystyle\int \left(3\sqrt{x}+\frac{2}{x^{2}}\right)dx.

Megoldás

  1. Írjuk hatvány alakba: 3x1/2+2x−23x^{1/2}+2x^{-2}.
  2. Tagonként integrálva: 3⋅x3/23/2+2⋅x−1−13\cdot\dfrac{x^{3/2}}{3/2}+2\cdot\dfrac{x^{-1}}{-1}.
  3. Rendezve:
    2x3/2−2x+C2x^{3/2}-\frac{2}{x}+C

3. feladat

Számítsd ki: ∫(4x+1)5 dx\displaystyle\int (4x+1)^{5}\,dx.

Megoldás

  1. A belső függvény lineáris (4x+14x+1), tehát a lineáris belső függvény szabálya alkalmazható.
  2. A külső integrálja u66\tfrac{u^{6}}{6}, ezt osztjuk a belső együtthatójával, 4-gyel.
  3. Tehát:
    ∫(4x+1)5 dx=(4x+1)624+C\int (4x+1)^{5}\,dx=\frac{(4x+1)^{6}}{24}+C

4. feladat

Számítsd ki: ∫x ex2 dx\displaystyle\int x\,e^{x^{2}}\,dx.

Megoldás

  1. Legyen u=x2u=x^{2}, ekkor du=2x dxdu=2x\,dx, tehát x dx=12dux\,dx=\tfrac{1}{2}du.
  2. Behelyettesítve: ∫eu⋅12 du=12eu+C\displaystyle\int e^{u}\cdot\tfrac{1}{2}\,du=\tfrac{1}{2}e^{u}+C.
  3. Visszahelyettesítve:
    ∫x ex2 dx=12ex2+C\int x\,e^{x^{2}}\,dx=\frac{1}{2}e^{x^{2}}+C

5. feladat

Számítsd ki: ∫2x−1x2−x+3 dx\displaystyle\int \frac{2x-1}{x^{2}-x+3}\,dx.

Megoldás

  1. Vegyük észre: a számláló pontosan a nevező deriváltja. Legyen u=x2−x+3u=x^{2}-x+3, ekkor du=(2x−1) dxdu=(2x-1)\,dx.
  2. Behelyettesítve: ∫duu=ln⁡∣u∣+C\displaystyle\int \frac{du}{u}=\ln|u|+C.
  3. Visszahelyettesítve:
    ∫2x−1x2−x+3 dx=ln⁡∣x2−x+3∣+C\int \frac{2x-1}{x^{2}-x+3}\,dx=\ln\big|x^{2}-x+3\big|+C

6. feladat

Számítsd ki: ∫xcos⁡x dx\displaystyle\int x\cos x\,dx.

Megoldás

  1. Polinom szorozva trigonometrikussal, tehát parciális integrálás: u=xu=x (deriválva egyszerűsödik), v′=cos⁡xv'=\cos x, ezért v=sin⁡xv=\sin x.
  2. A képlet szerint: xsin⁡x−∫sin⁡x dx\displaystyle x\sin x-\int \sin x\,dx.
  3. Az utolsó integrál alapintegrál:
    ∫xcos⁡x dx=xsin⁡x+cos⁡x+C\int x\cos x\,dx=x\sin x+\cos x+C

7. feladat

Számítsd ki: ∫x2ln⁡x dx\displaystyle\int x^{2}\ln x\,dx.

Megoldás

  1. Polinom szorozva logaritmussal: itt u=ln⁡xu=\ln x és v′=x2v'=x^{2}, tehát u′=1xu'=\tfrac{1}{x} és v=x33v=\tfrac{x^{3}}{3}.
  2. A képlet szerint: x33ln⁡x−∫x33⋅1x dx\displaystyle \frac{x^{3}}{3}\ln x-\int \frac{x^{3}}{3}\cdot\frac{1}{x}\,dx.
  3. A maradék integrál egyszerűsödik: ∫x23 dx=x39\displaystyle\int \frac{x^{2}}{3}\,dx=\frac{x^{3}}{9}.
  4. Tehát:
    ∫x2ln⁡x dx=x33ln⁡x−x39+C\int x^{2}\ln x\,dx=\frac{x^{3}}{3}\ln x-\frac{x^{3}}{9}+C

8. feladat

Mekkora területet zár közre az f(x)=4−x2f(x)=4-x^{2} görbe és az xx tengely a [0,2][0,2] intervallumon?

Megoldás

  1. A [0,2][0,2] intervallumon f(x)=4−x2≥0f(x)=4-x^{2}\ge 0 (mert x2≤4x^{2}\le 4), tehát a görbe nem megy a tengely alá: a terület egyenlő a határozott integrállal.
  2. Primitív függvény: F(x)=4x−x33F(x)=4x-\dfrac{x^{3}}{3}.
  3. Newton–Leibniz: F(2)−F(0)=(8−83)−0F(2)-F(0)=\left(8-\dfrac{8}{3}\right)-0.
  4. Tehát a terület:
    T=∫02(4−x2) dx=163T=\int_{0}^{2}(4-x^{2})\,dx=\frac{16}{3}

Emlékeztető: ha a görbe egy intervallumon a tengely alá megy, a terület kiszámításához előbb a zérushelyeknél kell szétvágni, lásd a parciális integrálás leckét.

Ingyenes szabályösszegző ehhez a témáhozAz összes deriválási és integrálási szabály és az alapderiváltak egy nyomtatható lapon, e-mailben, ingyen.

Elakadtál menet közben?

Egy tananyag megmutatja, hogyan működik a dolog. Azt, hogy pontosan hol csúszik el nálad, egy óra alatt derítjük ki. Ezt a témát a heti csoportos órán is vesszük, felvétellel, alkalmanként pár ezer forintért.