Биномиальным дифференциалом называют выражение вида , где , – действительные числа, а показатели степени , , – рациональные числа.
Выясним случаи, когда подобные выражения рационализируются.
IV.1 . Этот случай соответствует ситуации, рассмотренной в пункте I. Действительно,
и интеграл рационализируется подстановкой , где .
IV.2 . Рассмотрим подстановку , где – знаменатель дроби , так что . Тогда , и
.
IV.3 . Предлагается подстановка , где – знаменатель дроби . Докажите самостоятельно, что и в этом случае, интеграл рационализируется.
Эти три случая интегрируемости биномиальных дифференциалов в элементарных функциях были известны еще в XVII веке. Однако, лишь в XIX веке Чебышев доказал, что других случаев нет.
Пример 6. .
Здесь , и ; так как , то имеем случай третьей подстановки Чебышева. Итак,
или .
Находим отсюда и :
, , , .
Кроме того, . Имеем для интеграла:
.