Раздел III. Неопределённый интеграл — § 5. Интегрирование различных трансцендентных функций
Демидович — задача 2090
Б. П. Демидович, «Сборник задач и упражнений по математическому анализу». Условие, подробное решение и ответ.
Найти интегралы:
Задача 2090
∫1+ex+1−exdx.
Ответ:2ex1−ex−1+ex+41ln(1+ex+11+ex−1)+41ln(1+1−ex1−1−ex)+C
Решение
1) Заметим, что при применении формулы интегрирования по частям корень уйдет в знаменатель, и тогда задача станет похожа на то, что мы видели ранее, например, в номере 2087. Сначала занесем экспоненту под дифференциал:∫2ex1+exdx=21∫e−x1+exdx=−21∫1+exd(e−x)Теперь уже применим формулу интегрирования по частям. Множитель −21 пока не будем учитывать, чтобы не загромождать рассуждения:∫1+exd(e−x)=e−x1+ex−∫(e−x⋅21+exex)dx=ex1+ex−21∫1+exdxОставшийся интеграл решим как в номере 2087: обозначим знаменатель за новую переменную t, чтобы прийти к задаче нахождения первообразной от рациональной функции:t=ex+1x=ln∣t2−1∣dx=t2−12tdtПосле подстановки в интеграл получим:∫t2−12dtЭтот интеграл уже является табличным:∫t2−12dt=lnt+1t−1+CВернемся к переменной x, чтобы записать значение всего рассматриваемого интеграла:∫2ex1+exdx=−2e−x1+ex+41lnex+1+1ex+1−1+C2) Полностью аналогично найдем второе слагаемое нашего исходного интеграла:∫2ex1−exdx=−21∫1−exd(e−x)Применяем формулу (множитель перед интегралом также пока не учитываем):∫1−exd(e−x)=e−x1−ex−∫(e−x⋅21−ex−ex)dx=ex1−ex+21∫1−exdxАналогично вводим замену:t=1−exx=ln∣1−t2∣dx=−1−t22tdtПосле подстановки тоже получаем табличный интеграл:−∫1−t22dt=lnt+11−t+CВернемся к переменной x и запишем весь рассматриваемый интеграл:∫2ex1−exdx=−2e−x1−ex+41ln1+1−ex1−1−ex+CОстается только сложить полученные результаты и записать ответ.