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Michael Jackson

Lecture 30:分部积分法

390 字
2 分钟
Lecture 30:分部积分法

1.1 分部积分法#

1.1.1 基本概念#

定义: #分布积分法#

描述:设 u(x),ν(x)u(x),\nu(x) 有连续一阶导数,则 ∫udv=uv−∫vdu\int udv=uv-\int vdu

解释

  • 其中:有时候是 udvudv 简单,有时候是 vduvdu 简单
  • v、u 的选取是其核心点;

1.1.2 例题#

例题:∫xexdx\int xe^xdx

  • 分析
    • 由于 exex 的积分比较好求,所以需要考虑如何把 ex 放到 vdu 的位置上;
    • 但也可以考虑把 x 放到 vdu 的位置上,但是要更难做一些;
  • 解析
    • ∫xexdx=∫xde⁡x=xex−∫exdx⁡\int xe^xdx=\int x\operatorname{de}^x=xe^x-\int e^x\operatorname{dx}
    • ∫exdx=×ex−ex+d\int\mathrm{e}^{\mathrm{x}}\mathrm{d}\mathrm{x}=\times\mathrm{e}^{\mathrm{x}}-\mathrm{e}^{\mathrm{x}}+\mathrm{d}
  • 题型: #分部积分法

例题:∫xsinxdx\int x sin xdx

  • 分析
  • 解析
    • 原式的等于: −∫xdcosx=−[xcos⁡x−∫cos⁡dx]-\int xdcosx=-\left[x\cos x-\int\cos dx\right]
  • 题型: #分布积分法

例题:∫sec3xdx\int sec^3 xdx

  • 分析 +
  • 解析
    • 原式: ∫sec⁡3xdx=∫sec⁡xdtan⁡x=sec⁡xdx−∫tan⁡2xsin⁡xdx\int\sec^{3}xdx=\int\sec xd\tan x=\sec xdx-\int\tan^{2}x\sin xdx =sec⁡xtan⁡x−∫sec⁡3xdx+∫sec⁡xdx=\sec x\tan x-\int\sec^3xdx+\int\sec xdx
    • 此时,由于原式的右边也出现了一个 sec 3 xdx 的负,所以可以将其放到右边去
    • ∫sec3x dx=12[secxtanx+ln⁡∣sec⁡x+ln⁡x∣]+C\int sec^3x\mathrm{~d}x=\frac12\left[secxtanx+\ln|\sec x+\ln x|\right]+\mathrm{C}
      • 其中的 1\2 是因为右边的 sec 移到左边去了;
  • 题型: #分部积分法

1.2 分部积分法总结#

总结

  • 概念:把之前求导时候的乘法公式过程,倒转过来,形成分布积分法;

何时用

  • 适用于两类不同函数相乘;
    1. ∫xexdx\int xe^{x}dx
    1. ∫xsin⁡xdx\int x\sin xdx
    1. ∫exsin⁡xdx\int e^{x}\sin xdx

如何用

  • 八类典型分部积分规律;
  • 多项函数 × 指数|三角:
      1. ∫pn(x)eaxd⁡x\int p_n(x)e^{ax}\operatorname{d}x
      • 凑指数
      1. ∫pn(x)sin⁡axd⁡x\int p_n(x)\sin ax\operatorname{d}x
      • 凑三角
      1. ∫pn(x)cos⁡axdx\int p_n(x)\cos axdx
      • 凑三角
  • 多项函数 × 对数|反三角:
    • 4. ∫Pn(x)ln⁡xdx\int P_n(x)\ln xdx
      • 凑多项式
      1. ∫Pn(x)arctan⁡xdx\int P_n(x)\arctan xdx
      • 凑多项式
      1. ∫Pn(x)arcsin⁡xdx\int P_n(x)\arcsin xdx
      • 凑多项式
  • 指数 × 三角
    • 7. ∫eαxsin⁡βxdx\int e^{\alpha x}\sin\beta xdx
      • 凑谁都行
      1. ∫eαxcos⁡βxdx\int e^{\alpha x}\cos\beta xdx
      • 凑谁都行

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