Раздел III. Неопределённый интеграл — § 5. Интегрирование различных трансцендентных функций
Демидович — задача 2089
Б. П. Демидович, «Сборник задач и упражнений по математическому анализу». Условие, подробное решение и ответ.
Найти интегралы:
Задача 2089
∫e2x+4ex−1dx.
Ответ:e2x+4ex−1+2ln(ex+2+e2x+4ex−1)+arcsin(5e−x−2)+C
Решение
Однако мы пойдем другим путем. Можно домножить и поделить подкоренное выражение на точно такое же. Тогда в числителе появятся экспонетны, которые нам будет удобно заносить под дифференциал, и интегралы заметно упростятся:∫e2x+4ex−1dx=∫e2x+4ex−1e2x+4ex−1dxРазобьем интеграл таким образом, чтобы нам было удобно заносить под дифференциал. Для начала выделим "целую часть":∫e2x+4ex−1e2x+4ex−1dx=21∫e2x+4ex−12e2x+4exdx+∫e2x+4ex−12ex−1dxВесь числитель первого интеграла заносится, после чего задача становится очень простой:21∫e2x+4ex−12e2x+4exdx=21∫e2x+4ex−1d(e2x+4ex−1)=e2x+4ex−1+CВторой интеграл тоже будем разбивать по числителю - часть с экспонентой, часть без:∫e2x+4ex−12ex−1dx=2∫e2x+4ex−1exdx−∫e2x+4ex−1dxdxВ первом слагаемом нужно занести экспоненту по дифференциал и выделить полный квадрат в знаменателе, чтобы свести интеграл к табличному:2∫e2x+4ex−1exdx=2∫(ex+2)2−5d(ex+2)=2ln(ex+2+(ex+2)2−5)+CОстался последний интеграл. Его можно было бы решить с помощью подстановки Эйлера, но более тонкий метод -- домножить числитель и знаменатель на e−x. При таком действии получим интеграл, аналогичный тому, что рассматривали только что:∫e2x+4ex−1dx=∫1+4e−x−e−2xe−xdxВыделяем полный квадрат и заносим экспоненту под дифференциал:∫1+4e−x−e−2xe−xdx=∫5−(e−x−2)2d(e−x−2)=arcsin(5e−x−2)+CСуммируем все вместе, чтобы получить окончательный результат.