115
4.3. Метод интегрирования по частям
Пусть функции
xu
и
xv
определены и дифференцируемы, а функ-
ция
xuxv
интегрируема на промежутке
. Тогда на этом промежутке
интегрируема функция
xvxu
, причём справедлива формула
dxxuxvxvxudxxvxu
∫∫
′
⋅−⋅=
′
⋅
.
(4.2)
Формулу (4.2) называют формулой интегрирования по частям в неоп-
ределённом интеграле. Её можно переписать в виде:
duvvudvu ⋅−⋅=⋅
∫∫
.
(4.3)
В формулах (4.2) и (4.3) функция
xv
любая из первообразных
для
xv
.
Метод интегрирования по частям применяется, в частности, в следую-
щих случаях.
1) Для вычисления интегралов вида
dxexP
bax
n
∫
+
⋅ ,
dxbaxxP
n
∫
+⋅cos ,
dxbaxxP
n
∫
+⋅sin ,
здесь
,
ba,
действительные числа,
Px
n
−
многочлен степени
относительно переменной
. В качестве функции
xu
следует взять поли-
ном
xP
n
. Если
, то интеграл
duv⋅
∫
будет принадлежать к тому же ти-
пу, что и исходный, но в нём степень многочлена будет на единицу меньше.
Выбирая этот многочлен в качестве
xu
, применим формулу интегрирования
по частям вновь и т. д. до тех пор, пока не получим табличный интеграл. В
ходе вычисления перечисленных интегралов формула интегрирования по час-
тям применяется число раз, равное степени многочлена.
2) Если подынтегральное выражение содержит логарифмическую или
одну из обратных тригонометрических функций (за исключением табличных
интегралов и интегралов, которые легко находятся при помощи замены пере-
менных), в качестве
xu
следует выбрать указанные функции.
3) Для вычисления интегралов вида
dxbxe
ax
∫
⋅sin , dxbxe
ax
∫
⋅cos ,
dxxlnsin
∫
,
dxxlncos
∫
,
здесь
ab,
действительные числа. Выбор
и
в первых двух инте-
гралах произволен, в двух последних - очевиден. При вычислении каждого из
перечисленных интегралов метод интегрирования по частям применяется
дважды, в результате получается выражение, содержащее исходный интеграл.
Следует приравнять интеграл найденному выражению и из составленного
уравнения найти интеграл (см. пр. 4.3.4)).
Пример 4.3. Найти интегралы: 1)
dxxx
∫
⋅cos
;