مهارات التفكير العليا

التكامل بالكسور الجزئية

تبرير: أحل السؤالين الآتيين تباعاً:

(33) أجد: ∫dx1+ex بطريقيتين مختلفتين، إحداهما الكسور الجزئية، مبرراً أجايتي.

الحل الأول بضرب كل من البسط والمقام بـ e−x

∫11+exdx=∫e−xe−x+1dx=−∫−e−xe−x+1dx=−ln⁡(e−x+1)+C

الحل الثاني بالتعويض:

u=ex⇒dudx=ex=u⇒dx=duu∫11+exdx=∫11+u×duu=∫1u(1+u)du1u(1+u)=Au+Bu+1⇒1=A(1+u)+Buu=0⇒A=1u=−1⇒B=−1∫1u(1+u)du=∫(1u+−1u+1)du=ln⁡|u|−ln⁡|u+1|+C⇒∫11+exdx=ln⁡ex−ln⁡(ex+1)+C=ln⁡(ex+1ex)−1+C=−ln⁡(e−x+1)+C

(34) أجد: ∫0ln⁡211+exdx. 

∫0ln⁡211+exdx=ln⁡ex−ln⁡(ex+1)ln0ln⁡2=ln⁡eln⁡2−ln⁡(eln⁡2+1)−(ln⁡e0−ln⁡(e0+1))=ln⁡2−ln⁡3−0+ln⁡2=ln⁡4−ln⁡3=ln⁡43

(35) تبرير: أثبت أن: ∫495x2−8x+12x(x−1)2dx=ln⁡(323)−524.

5x2−8x+12x(x−1)2=A2x+Bx−1+C(x−1)2⇒5x2−8x+1=A(x−1)2+B(2x)(x−1)+C(2x)x=0⇒A=1x=1⇒C=−1x=−1⇒14=4A+4B−2C⇒B=2∫495x2−8x+12x(x−1)2dx=∫49(12x+2x−1+−1(x−1)2)dx=(12ln⁡|x|+2ln⁡|x−1|+1x−1)|49=12ln⁡9+2ln⁡8+18−12ln⁡4−2ln⁡3−13=ln⁡3+ln⁡64+18−ln⁡2−ln⁡9−13=ln⁡3(64)2(9)−524=ln⁡323−524

(36) تبرير: أثبت أن: ∫9162xx−4dx=4(1+ln⁡(53)).

u=x⇒u2=x⇒dx=2udux=9⇒u=3x=16⇒u=4∫9162xx−4dx=∫342uu2−42udu=∫344u2u2−4du=∫34(4+16u2−4)du16u2−4=16(u−2)(u+2)=Au−2+Bu+2⇒16=A(u+2)+B(u−2)u=2⇒A=4u=−2⇒B=−4∫34(4+16u2−4)du=∫34(4+4u−2+−4u+2)du=(4u+4ln⁡|u−2|−4ln⁡|u+2|)|34=16+4ln⁡2−4ln⁡6−12−4ln⁡1+4ln⁡5=4+4ln⁡53=4(1+ln⁡53)⇒∫9162xx−4dx=4(1+ln⁡53)

(37) تبرير: أثبت أن: ∫014x2+9x+42x2+5x+3dx=2+12ln⁡512.

4x2+9x+42x2+5x+3=2−x+22x2+5x+3x+22x2+5x+3=x+2(x+1)(2x+3)=Ax+1+B2x+3⇒x+2=A(2x+3)+B(x+1)x=−1⇒A=1x=−32⇒B=−1∫014x2+9x+42x2+5x+3dx=∫01(2−1x+1+12x+3)dx=(2x−ln⁡|x+1|+12ln⁡|2x+3|)|01=2−ln⁡2+12ln⁡5−0+ln⁡1−12ln⁡3=2−12ln⁡4+12ln⁡5−12ln⁡3=2+12(ln⁡5−ln⁡4−ln⁡3)=2+12ln⁡512

تحد: أجد كلاً من التكاملات الآتية:

∫1+xxdx (38)

∫1+xxdxu=1+x⇒dudx=14x1+x,1+x=⇒dx=4x1+xdu=4u(u2−1)du∫1+xxdx=∫u(u2−1)24u(u2−1)du=4u2u2−1=4+4u2−14u2−1=4(u−1)(u+1)=Au−1+Bu+1⇒4=A(u+1)+B(u−1)u=1⇒A=2u=−1⇒B=−2∫4u2u2−1du=∫(4+2u−1+−2u+1)du=4u+2ln⁡|u−1|−2ln⁡|u+1|+C=4u+2ln⁡|u−1u+1|+C⇒∫1+xxdx=41+x+2ln⁡|1+x−11+x+1|+C

∫x16x4−1dx (39)

x16x4−1=x(4x2+1)(2x−1)(2x+1)=Ax+B4x2+1+C2x−1+D2x+1⇒x=(Ax+B)(2x−1)(2x+1)+C(4x2+1)(2x+1)+D(4x2+1)(2x−1)x=12⇒C=18x=−12⇒D=18x=0⇒0=−B+C−D⇒B=0x=1⇒1=3A+3B+15C+5D⇒A=−12∫x16x4−1dx=∫(−12x4x2+1+182x−1+182x+1)dx=−116ln⁡(4x2+1)+116ln⁡|2x−1|+116ln⁡|2x+1|+C=116ln⁡|4x2−14x2+1|+C

∫1x−x3dx (40)

u=x16⇒dudx⇒16x−56⇒dx=6x56du=6u5duu=x16⇒x=u6⇒x=u3,x3=u2⇒∫1x−x3dx=∫6u5u3−u2du=∫6u3u−1du=∫(6u2+6u+6+6u−1)du=2u3+3u2+6u+6ln⁡|u−1|+C=2x+3x3+6x6+6ln⁡|x6−1|+C