基本積分方法

2022-09-29 09:24:05 字數 2450 閱讀 9112

一、換元積分法

◆ 1.第一類換元積分法:

設f(u),為連續函式,可導,且,則

常見的湊微分形式:

① ②③ ④ ⑤⑥

⑦⑧例2.1計算

解:令,,則

=。例2.2計算下列積分:

(1); (2)

解:(1)

(2)◆ 2.第二類換元積分法:

單調、可導且,又有原函式。則

第二類換元法中常用的變數代換:

① 三角代換:變根式積分三角有理式積分

注意:輔助三角形可為變數還原提供方便。

② 倒數代換:可消去分母中的變數x。

③ 指數代換: 適用被積函式由a x 或e x 構成的代數式。

例2.3計算積分

解:令例2.4計算積分。

解: =

例2.5計算積分

解:令,則

二、分部積分法

分部積分公式:

◆分部積分法條件: u,v 具有連續導數。

選取u,v 的原則:

◆ 可用分部積分法求積分的型別:

例2.6 計算積分。

解:原式=

例2.7 計算積分

解: 例2.7設,計算。

解:,設,則,。

= 。

三、幾種特殊型別的積分:

1.有理函式的積分部分分式之和的積分

對於任意有理函式,存在乙個固定的代數演算法,可以把它分解為四種基本形式的有理分式的和,而這四種基本形式的有理分式存在相應的積分公式。列出如下:

(1)(2)(3)(4)其中;dt=dx;。

可以很容易地求出(4)中的第乙個積分為

。而對於第二個積分式,我們可以得到遞推公式

,其中:。

【注意】從理論上講,任意有理函式的積分都可以被積出來,但要分析被積函式的特點,靈活選擇解法,常用的方法中有湊微分法和變數替換法。

例2.8 計算積分。

解: 例2.9 計算下列積分

(1); (2)

解:(1)令,則,於是

原式= =

=(2)令,則,於是

原式= =

2.三角函式有理式

的積分有理函式的積分

由,及常數,經過有限次四則運算所得到的函式稱為三角函式有理式,記作:,積分稱為三角函式有理式積分。

【解題方法】

① 盡量使分母簡單,為此可以分子、分母同乘以某個因子,把分母化成 sinkx 或 coskx 的單項式,或將分母整個看作一項。

② 盡量使 r(cosx,sinx) 的冪降低,常用倍角公式或積化和差公式。

常用積化和差公式:

倍角公式:

,, ③ 在積分的過程中注意「」的妙用。

例2.10 計算下列積分

(1);(2);(3)。

解: 故原積分=

(2)(3)

故原積分=

3.無理函式的積分有理函式的積分

無理函式的積分,一般是通過選擇變數替換,化為有理函式的積分來進行。

【解題方法】

① 利用第二類換元法中的三角代換;

② 若被積函式含有,,可令,;

若被積函式含有,,可令,其中m,n為正整數,p為m,n的最小公倍數。

【注意】

無理函式分子或分母可有理化時,應先有理化。

例2.11 計算積分

解:令原積分=

=。四、分段函式的積分

連續函式必有原函式,且原函式連續。因此有

◆ 如果函式在分界點連續,則在包含該點的區間內原函式存在。

◆ 如果分界點是函式的間斷點,那麼在包含該點的區間內,不存在原函式。

【解題方法】

方法一◆ 先分別求出函式的各分段在相應區間內的原函式;

◆ 由原函式的連續性確定出各積分常數之間的關係。

方法二◆ 利用變上限積分函式,先求出的乙個原函式,則有

=+c(注意:方法二省去了確定常數的麻煩)

◆ ◆◆ 例2.12 設,求。

解法一:由於f (x)在在x=0連續,故f (x)的原函式存在,因此先分別求出 f (x)在(–∞,0),(0,+∞)內的原函式。

由原函式f(x)的連續性,考慮f(x)在x= 0處的左、右極限,得

解法二:設f (x)的乙個原函式為,而=故

例2.13 求。

解: 由於min在x=-1,x=1連續,故min 的原函式存在,因此先分別求出min在(–∞,-1),(-1,1),(1,+ ∞)內的原函式。

由原函式f(x)的連續性,考慮f(x)在x=-1,x=1處的左、右極限,得

故 ,。

因此五、抽象函式的積分

所謂抽象函式的不定積分,是指被積函式由抽象函式所構成的一類積分。其解法同樣可用換元法和分部積分法。

例2.13 求不定積分。

解: 。

例2.14 求設 f (x)的原函式為:,求。

解:因為為f (x)的原函式,故

, 因此有 =。

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