題目
Problem
5. Compute the integral ∫026x2+7x+21dx. (10%)
解答
思路
展開
- 此為有理函數積分。先將分母因式分解:
6x2+7x+2=(2x+1)(3x+2)
- 使用部分分式法(Partial Fractions)拆分:
(2x+1)(3x+2)1=2x+1A+3x+2B
- 利用通分或留數法(Heaviside Cover-up Method)求得常數 A=2,B=−3。
- 對各項進行積分,並代入上下限。
答題過程
展開
將分母進行因式分解:
6x2+7x+2=(2x+1)(3x+2)
設部分分式:
(2x+1)(3x+2)1=2x+1A+3x+2B
同乘分母可得恆等式:
1=A(3x+2)+B(2x+1)
- 令 x=−21⟹1=A(−23+2)=21A⟹A=2。
- 令 x=−32⟹1=B(−34+1)=−31B⟹B=−3。
因此:
6x2+7x+21=2x+12−3x+23
計算定積分:
∫026x2+7x+21dx=∫02(2x+12−3x+23)dx
=[ln∣2x+1∣−ln∣3x+2∣]02
=(ln5−ln8)−(ln1−ln2)
=ln5−ln8+ln2=ln5−3ln2+ln2
=ln5−2ln2
結論:
積分值為 ln5−2ln2。