换元积分法详解
第一类:基于微分公式的凑微分法
定理1: 若f(u)具有原函数,且u=ψ(x)可导,则换元公式为:
∫f[ψ(x)]ψ’(x)dx = [∫f(u)du]u=ψ(x)。
步骤详解:
1. 将被积函数中的简单因子凑成复合函数中间变量的微分。
2. 引入中间变量进行换元。
3. 利用已知的基本积分公式计算不定积分。
4. 还原变量,得到最终结果。
常用凑微分公式示例:
(1) (1/√x)dx = 2d(√x)。
(2) (1/x²)dx = -d(1/x)。
(3) (1/x)dx = d(ln|x|)。
...(其他公式略)
第二类:基于单调可导函数的换元法
定理2: 设x=ψ(t)是单调、可导函数,且ψ’(t)≠0。若f[ψ(t)]ψ’(t)具有原函数,则换元公式为:∫f(x)dx = ∫[f[ψ(t)]ψ’(t)dt]ψ-1(t),其中,ψ-1(t)是x=ψ(t)的反函数。
分部积分法应用
定理: 设u=u(x),v=v(x)具有连续的导数,则∫udv=uv-∫vdu。
补充应用技巧:
当被积函数是特定类型的乘积时,如幂函数与正余弦或指数函数的乘积,需注意幂函数与求导操作的前后顺序。有时需要灵活运用循环法进行积分。在求解过程中,有时需要结合换元法和分部积分法。
有理函数的积分及三角函数有理式的处理
三角函数有理式的处理: 并非所有三角函数有理式都需要转化为有理数函数的积分,需根据具体情况选择合适的方法。通过适当的变换,如将sinx、cosx转化为tan(x/2)的函数,并进行u=tan(x/2)的替换,可以简化计算过程。