Интегрирование дифференциального бинома
Интегралы типа , где a, b – действительные числа, m, n, p – рациональные числа.
Подынтегральное выражение называют дифференциальным биномом.
Данный интеграл выражается в конечном виде (т.е. первообразная представляет собой элементарную функцию) лишь в следующих трех случаях (этот результат получен выдающимся русским математиком и механиком Пафнутием Львовичем Чебышёвым (1821 – 1894):
1) если p – целое число, то применяется подстановка , где k – наименьшее общее кратное знаменателей дробей m и n;
2) если – целое число. Тогда применяется подстановка , где – знаменатель дроби ;
3) если – целое число. В этом случае используется подстановка , где – знаменатель дроби p.
Пример 4. Вычислить .
Решение:Перепишем исходный интеграл .
Это интеграл от дифференциального бинома, где ; . Следовательно, имеет место случай 2) интегрируемости.
Подстановка дает: .
Поэтому, ,
где .