شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آنها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
انتگرال رادیکالی — به زبان ساده (+ دانلود فیلم آموزش گام به گام)
۱۰۸۹۳ بازدید
آخرین بهروزرسانی: ۱۶ اردیبهشت ۱۴۰۲
زمان مطالعه: ۶۸ دقیقه
دانلود PDF مقاله
پیشتر در وبلاگ فرادرس در مورد مفاهیم انتگرال و نحوه محاسبه آن در توابع مختلف صحبت شد. در مطلبی مجزا نیز نحوه محاسبه انتگرال توابع مثلثاتی را توضیح دادیم. در همین راستا در این مطلب قصد داریم تا نحوه محاسبه انتگرال رادیکالی را بیان کرده و مثالهایی نیز از آن ارائه دهیم.
در اکثر مواردی که با چنین توابعی مواجهاید میتوانید حالتهای مختلف را بررسی کرده و در صورت رخ دادن یکی از حالتهای زیر، مسئله را حل کنید.
انتگرال شامل n(cx+dax+b)
برای حل انتگرال فوق باید از تغییر متغیر زیر استفاده کرد.
ncx+dax+bu=ncx+dax+bncx+dax+b
مثال ۱
حاصل انتگرال زیر را بیابید.
ncx+dax+b∫35x–1dxncx+dax+b
انتگرال فوق را میتوان با استفاده از تغییر متغیر بیان شده در بالا بدست آورد. البته توجه داشته باشید پس از نوشتن تغییر متغیر، دیفرانسیل مربوط به آن نیز باید تعریف شود. نهایتا تغییر متغیر در نظر گرفته شده و دیفرانسیل آن برابرند با:
جهت حل این انتگرال باید از تکنیکهای مربوط به حل انتگرال توابع کسری بهره برد (در مثال ۵ این روش با جزئیات بیشتر مرور شده است). در حقیقت باید تابع را بهصورت حاصل جمع چند کسر نوشت (روش جداسازی کسرها در مطلب انتگرال توابع کسری توضیح داده شده است). تابع u و در نتیجه آن انتگرال بهصورت زیر در میآید.
برای بدست آوردن انتگرال هریک از کسرهای فوق کافی است، عبارتهای ارائه شده در مخرج را برابر با v در نظر بگیرید. در این صورت حاصل انتگرال هریک از کسرها بهراحتی بدست میآید. نهایتا حاصل انتگرال برابر میشود با:
توجه داشته باشید که در محاسبه این نوع از انتگرالها معمولا به انتگرالی به شکل کسری میرسید (همانند مثال ۲). در مرحله بعد باید کسر را نیز ساده کرده و نهایتا میتوانید پاسخ انتگرال را بدست آورید.
در مبحث انتگرال توابع مثلثاتی نحوه بدست آوردن توابع مثلثاتی را توضیح دادیم. به منظور محاسبه انتگرال فوق نیز میتوان از تغییر متغیر u=cotθ استفاده کرد. بنابراین حاصل انتگرال، نهایتا به شکل زیر بدست میآید.
در برخی از موارد ممکن است، به جای x از عبارت ax+b استفاده شده باشد. در چنین مواردی در ابتدا باید عبارت زیر رادیکال را ساده کرد.
مثال ۴
انتگرال زیر را با استفاده از تغییر متغیری مناسب حل کنید.
∫2x2−4x−7xdx
در ظاهر، بدیهی است که عبارت فوق یک چند جملهای از درجه ۲ است. از این رو میتوان آن را به شکل مربع کامل نوشته و نهایتا از تغییر متغیر مثلثاتی مناسب با آن استفاده کرد. در نتیجه عبارت زیر رادیکال را میتوان بهصورت زیر بیان کرد:
توجه داشته باشید که انتگرالگیری به صورت نامعین است، لذا نیازی به استفاده از قدرمطلق نیست. بنابراین نهایتا حاصل انتگرال را میتوان بهصورت زیر بیان کرد:
شاید نحوه انتگرالی به شکل فوق را حدس زدهاید. بهمنظور حل چنین انتگرالی کافی است که عبارت قرار گرفته در انتگرال رادیکالی را به عنوان یک متغیر جدید تعریف کنید. در این موارد صورت نیز باید بر حسب تغییر متغیر در نظر گرفته شده نوشته شود. بنابراین در این موارد معمولا مناسب است که از تغییر متغیر زیر استفاده شود.
u=ax+b
جهت درک بهتر مثالی در ادامه ارائه شده که پیشنهاد میشود آن را مطالعه کنید.
مثال ۵
حاصل انتگرال ∫t−32t−4+2t−2dt را بدست آورید.
همانطور که بیان شد در این موارد بهتر است در ابتدا به فکر تغییر متغیر عبارت زیر انتگرال باشیم. در حقیقت تغییر متغیر را بهصورت زیر در نظر میگیریم.
u=2t−4
با توجه به تغیdر متغیر در نظر گرفته شده، رابطه بین دیفرانسیلها نیز بهشکل زیر بدست میآید.
در بالا با انتگرالی گویا مواجه هستیم. از این رو باید آن را بهصورت چند کسر جمع زده شده بیان کنیم. از این رو در ابتدا کسر فوق را بهصورت زیر بازنویسی میکنیم.
u2−6u+8u3=u+6+(u−2)(u−4)28u−48
در مرحله بعد ضرایب مجهول A و B را میتوان بهصورت زیر نوشت.
(u−2)(u−4)28u−48=u−2A+u−4B
با برابر قرار دادن دو سمت عبارت فوق نیز اندازه ضرایب برابر میشوند با:
با قرار دادن u در نظر گرفته شده در پاسخ بدست آمده در بالا نیز حاصل انتگرال برابر میشود با:
$$ \int { { \frac { { { u^ 3 } } } { { { u ^ 2 } - 6 u + 8 } } \, d u } } = \require{bbox} { { t - 2 + 6\sqrt { 2 t - 4 } - 4 \ln \left| {\sqrt { 2 t - 4 } - 2 } \right| + 32 \ln \left| {\sqrt {2t - 4} - 4} \right| + c } } $$
در این مطلب نحوه محاسبه انتگرال توابعی توضیح داده شدند که شکل آنها بهصورت رادیکالی است. در حالتی کلی معمولا میتوان با استفاده از تغییر متغیری مثلثاتی یا تغییر متغیر بخشی از عبارت رادیکالی موجود در انتگرال، مسئله را حل کرد.
در صورت علاقهمندی به مباحث مرتبط در زمینه ریاضی و فیزیک، آموزشهای زیر نیز به شما پیشنهاد میشوند:
«مجید عوضزاده»، فارغ التحصیل مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک از دانشگاه تهران است. فیزیک، ریاضیات و مهندسی مکانیک از جمله مباحث مورد علاقه او هستند که در رابطه با آنها تولید محتوا میکند.
شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آنها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
سلام واقعا محشره.لطفا اگه ممکنه pdf تمام مقالات ریاضی این وبلاگ را برایم ایمیل کنید رینت کنم واس دانش اموز مدرسه.کمک درسی بسیارخوبیست