不定积分的计算

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§6.2 不定积分的计算

“凑”微分法
有一些不定积分,将积分变量进行一定的变换后就能有基本的积分公式求出所需的积分。 例:11xdx
例:tanxdx 例:sectdt
注:为了求积分fxdx,把它凑成如下的形式gx'xdx,作代换u(x回原来的变量x,就求得积分于是有g(udu,如果这个积分可在基本积分公式中查到为guduFuC,再代f(xdxF(xC
换元积分法
定理1 (换元积分法) f(x连续,x(t'(t皆为连续,x(t的反函数t1x存在且连续,并且
ft'tdtF(tC


f(xdxF1xC
注:在换元积分法中是将被积函数的某一部分视为一个整体看作一个新的积分变量。 例:
dxa2x2(a0
dxax22例:
例:
dxx2a2
使f(xdxg((x(xdxg((xd(x形式,从而作变换u(x,化积分为:g(udu。但要注意的是最后要换回原积分变量。
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例: du 6uu 分部积分法
定理2(分部积分法) u(xv(x可导,不定积分u(xv(xdx存在,则不定积u(xv(xdx也存在,且
u(xv(xdxu(xv(xu(xv(xdx

udvuvvdu
例: xsinxdx 例: arctanxdx
例:I1eaxcosbxdxI2eaxsinbxdx. 有理函数积分法
定义:PxQx是两个多项式,凡形如
P(x Q(x的函数称为有理函数。
重要结论:任何一个有理函数必定可以表示为若干个形如(称为简单分式)
1
AA 2 (k2
(xakxa3AxBAxB22(p4q0(p4q0(k2 422kxpxq(xpxq的简单分式之和,其中ABa,p,q,为常数,k为正整数。
因此,对有理函数的积分只要讨论上述四种形式的积分即可。 1
dxxalnxaC
dx1(xak(1k(xak1C (k1
2
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AxB3 2dxxpxq4qp2AxBp2tx并记rdx42p24qp2(x24NB
pA,则
2AxBx2pxqdxAxBtdtdt dxAN22222p4qptrtr(x224
ANtln(t2r2arctanC 2rr4 同(3)可得 (k2

AxBtdtdtAN(x2pxqk(t2r2k(t2r2k
dt(t2r2k,则
AdtN(t2r2k 2(1k(t2r2k1 Ik1(t2r2t211t2 Ik2dt2Ik122dt 22k2kr(trrr(tr =111Itd( 2k12k1r2r(k1(tr
11tI[Ik1] k1r22r2(k1(t2r2k1于是,有递推公式
Ikt2k3Ik1 222k122r(k1(tr2r(k1将这些结果代回,即可求得所求积分。 例:2x2x1x212dx
x5dx 例:1x2 其他类型的积分举例

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1、形如R(x,naxbdx 的积分
cxd只要令naxbt就可有理化。
cxd1x2xx2dx
例:
例:
(1x2dx2xx2
2、形如
MxNaxbxcdxa0的积分
把积分分成两项
2MdaxbxcbMdx dxN2222a2aaxbxcaxbxcaxbxcMxN右边的积分即可求出,第二个积分配成完全平方,使成为
2x1x4x2dxbbaxc2a4a22dx
例:
dx
3、形如MxNax2bxcdxa0的积x2p2dx
MbM222axbxcdaxbxcNaxbxcdx2a2a把积分分成两项
MxNax2bxcdx
右边的积分即可求出,第二个积分配成完全平方,使成为
p2x2dxx2p2dx
的积分。 例:x1x22x5dx
4 形如R(sinx,cosxdx的积分
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对于三角有理式的不定积分,一般通过变换ttan的积分:
x(万能变换),可把它化为有理函数2xxx2sincos2tan22t 22 sinx1t22x2x2x1tansincos222xxxcos2sin21tan2221t222 dxdt cosx22xxx1t1t1tan2sin2cos22222t1t22,dt R(sinx,cosxdxR(2221t1t1t例:
1sinxsinx(1cosxdx
注意:上述变换ttanx对三角有理式的不定积分总是有效的,但并不一定是最好的2变换,在实际计算中要注意选择不同的变换。 例:
11cosxdx

注意:初等函数的原函数不一定是初等函数,因此,在初等函数的范围内,某些初等函数的原函数是不存在的,即使该函数可积。

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本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/1df37539f505cc1755270722192e453610665bb9.html

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