一凑微分法课件.ppt
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- 微分 课件
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1、YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算一、一、“凑凑”微分法微分法例如:例如:22(2)2xxee dxdx求 tx 2令dtdx21.2121212CeCedtextt形式上形式上“凑凑”成能由不定成能由不定积分公式求出的积分积分公式求出的积分!简单替换简单替换例例1.)(1constadxaxaxaxd)(tax令dtdx.|ln|lnCaxCttdtYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算“凑凑”微分法微分法:()f x dx求 设法凑成设法凑成()()gxx dx()tx令dttg)(积分公式积分公式CtF)(带回带回 x.)(CxF实
2、质上是一种简单换元积分法实质上是一种简单换元积分法.YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例2.tanxdxsincosln|cos|.coscosxdxdxxCxx 例例3.xdxsec22cossincoscos1sindxxdxdxxxx111()sin21 sin1 sindxxx2211 sin1(1 sin)lnln21 sin2cosxxCCxxln|sectan|.xxCYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例4.xdxcsc2cos2sin2sinxxdxxdx2(tan)22tancostan222xxddxxx()2
3、ln|sectan|.cossin()2d xdxxxCxxln|csc|.xcotxC1 cos(tancsc)2sinxxxcotxx例例5.2343xx dx13321(43)(43)9xdx 1332212(43).99t dtx YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算二、换元积分法二、换元积分法例例6.121xe dxx求.)1(.111Cexdexx原式2112.,tdxdtxt 令.)1(122Cedtedttetxtt原式YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算Theorem:()()()()f xxttxt设连续,及皆连续,的
4、反1()tx函数存在且连续,且()()(),ftt dtF tC.)()(1CxFdxxf则证明:证明:)()()(11tFxFdxd).()(1)()(xftttfYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例7.3131xdxx求解:解:3223131,31,(1),3xttxxtdxt dt 令 则dtttdtttt)2(311)1(31423原式.)13)(2(5132CxxYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算22ax dx求例例8.解:解:sin,cos,xatdxatdt令 2222coscosax dxat atdtacos td
5、t.)2sin21(2)2cos1(222Cttadtta2222221(arcsin)21arcsin.22axxaxCaa aaxx axCa22(arcsin,sin22sin cos2).xaxtxtttaaYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例9.221dxxa求解:解:2tan,sec,xatdxatdt令 则22221sec1secln(tantan)secatdttdttaatCata原式).ln(,)ln(122aCCCaxx例例10.22dxxa求解:解:1.sec,sec tan.xatdxattdt令.|ln22CaxxCtdtashtas
6、ht原式ashtdtdxachtx,.2令YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算注:注:2222ln|.dxxxaCxa222221arcsin.22axax dxx axCa“凑凑”微分法与换元积分法比较微分法与换元积分法比较()()ftt dt求 dxxf)(xt)(设()()tx将函数替换为变量()xt 求出这个不定积分,再将结果中的 换成即得所求的不定积分.“凑凑”微分法微分法将函数替换为变量:将函数替换为变量:YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算换元积分法换元积分法将变量替换为函数:将变量替换为函数:()f x dx求,)()(d
7、tttf()xt设 dttdx)()()xt将变量 替换为函数1()tx 求出这个不定积分,再将结果中的 换成即得所求的不定积分.注:注:对某些函数的不定积分,有时可用不同的方法、不同的 函数作变量替换,因之所得结果在形式上可能不相同结果在形式上可能不相同.YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例如:例如:211.sin cossin(sin)sin.2xxdxxdxxC注:注:积分方法以积分方法以“化繁为简化繁为简”为目的为目的.212.sincoscos(cos)cos.2xxdxxdxxC 113.sin cossin2cos2.24xxdxxdxxC Yunn
8、anUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算三、分部积分法三、分部积分法()(),u xv x对于可微函数与有,)(vuvuuvor.)(vuuvvu作不定积分运算,即得,dxuvuvdxvuor,vduuvudv称之为称之为 分部积分公式分部积分公式.YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算注注1.不能直接求不能直接求uv dxvdu求 ,u vvduudv 选则的原则是 要比 简单易求,从而达到化繁为简的目的.,vu dx求 udv改写改写转化转化YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算sinxxdx求解:解:(1),sin(co
9、s),uxdvxdxdx令 dxxxxxd)cos(cos)cos(则原式.sincosCxxx2(2)sin,(),2xuxdvxdxd令 则).(sin2sin2)2(sinsin222xdxxxxxdxdxxsinxxdx比 更繁.例例11.YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例12.arctan xdx求解:解:2arctan1xxxdxx原式21arctanln(1).2xxxC例例13.dxexx3232()3xex d2323333222()333399xxxxxxexxexdeee dx233233xxxexe dx2322().3927xxxeC
10、YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例14.求求dxax22解:解:222222xxxaxdxxaxa dx 2222222ax xaxa dxdxxa2222222ln|.22xaxa dxxaxxaC2222222ln(2.)2xaxa dxxaxxaC22222212ln|x xaaxxaCxa dx22aaYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例15.cossin.axaxebxdxebxdx求 及解:解:,sincos1cosbxdxeabbxeabxdxeaxaxax1sinsincos,axaxaxbebxdxebxebx
11、dxaa联立联立,解之得:解之得:22sincoscos,axaxbbxabxebxdxeCab22sincossin,axaxabxbbxebxdxeCabYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算注注2.类似的类似的,下列函数下列函数sin,cos,ln,arctan,()sin,()cos,()ln,(sin)kkkaxkmkaxxbxxbxx exxxxp xmxp xmxp xxpx e等等.的不定积分常可用分部积分法可得.注注3.使用分部积分法,有时须连续使用若干次;有时使用若 干次之后,常会重新出现原来所求的那个积分,从而成 为求积分的方程式,解之可得所求积
12、分;有时应特别注 意如下情形:cos1cossin101sinsinsin?xxdxdxdxxxx YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算 将不定积分视为一个数进行运算是错误的将不定积分视为一个数进行运算是错误的,不定积分是不定积分是原函数的集合原函数的集合.此时此时,.|sin|lnsinsinsincosCxxxddxxx使用分部积分公式还可得到一些有用的使用分部积分公式还可得到一些有用的递推公式递推公式,例如例如:(ln),nnIxdxdxxxnxxxdxxInnnn1)(ln)(ln)(ln1,)(ln)(ln)(ln11nnnnnIxxdxxnxx.lnln
13、1CxxxxdxI其中,YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算 初等函数的导数仍是初等函数初等函数的导数仍是初等函数,但求不定积分却不那么但求不定积分却不那么简单简单,有些不定积分不能用初等函数来表示有些不定积分不能用初等函数来表示,如如,sin,sin,22dxxdxxxdxex是非初等函数是非初等函数,即即初等函数的原函数不一定是初等函数初等函数的原函数不一定是初等函数.YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算()()()()()()()()P xP xQ xQ xP xP xQ xQ x若的次数的次数,称 为有理假分式;若的次数的次数,称
14、 为有理真分式.()()()()()P xF xT xQ xQ x多项式除法有理假分式有理真分式(多项式)(多项式).1264321232224xxxxxxxx四、有理函数积分法四、有理函数积分法1.代数的预备知识代数的预备知识 设设P(x)与与Q(x)都是多项式都是多项式,则有理函数的一般形式是则有理函数的一般形式是.()()P xQ x例如:YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算()()().()()T x dxP xF xdxdxQ xQ x由于易求,因之求关键在于求(),()F xQ x对于有理真分式由代数实系数多项式的因式分解,可设22()()()()(),
15、Q xxax bxpxqxrxs22,(),(),abQ xxpxqxrxsQ x 其中,分别是的重实根,都没有实根,有共轭复根,即有重共轭复根;是自然数.YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算根据代数分项分式定理代数分项分式定理,有)()()()()(221axAaxAaxAxQxF)()()(221bxBbxBbxB1122222211222222()().()()()C xDC xDC xDxpxqxpxqxpxqE xFE xFE xFxrxsxrxsxrxs,ijkkmmA B CDEF其中,都是常数.求解常数的方法:YunnanUniversity2.不定
16、积分的计算不定积分的计算方法一方法一:将将()式右端通分,得式右端通分,得)()()()()()(xRxForxQxRxQxF()()F xR x与同次幂的系数相等.由此得到一次联立 方程组,求解即得.方法二:方法二:使用使用“赋值法赋值法”简化对待定系数的求简化对待定系数的求解解.YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例16.2222(1)(1)xxx分解 为简单分式之和.解:解:11222222222(1)(1)11(1)B xCB xCxAxxxxx设 43211121121212122()()(2)()().(1)(1)AB xCB xABBC xCCBB
17、xA CCxx1112112121210,0,20,2,2.ABCBABBCCCBBACC11221,1,1,2,0.ABCBC 解方程组,得:比较两端分子的同次幂系数比较两端分子的同次幂系数,得YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例16.2222(1)(1)xxx分解 为简单分式之和.解:解:11222222222.(1)(1)11(1)B xCB xCxAxxxxx设).1)()1)(1)()1(222221122xCBxxCxBxAx有144,1.xAA令,有 1211220,2.1,044422.xACCxABCBC 有有22222,2.BCBC得1122
18、1,1,1,2,0.ABCBC 联立解之得2222,22(),xiiBCBCi 有YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算2.有理函数的不定积分有理函数的不定积分()()F xQ x从式,任何有理真分式的不定积分都能归结为()不定积分:求下列四种类型分式的(1)ln|.AdxAxaCxa2222222112.(1)(1)11(1)xxxxxxxx所以 2222(3).22ln()arctan244BxCBCBpxpdxxpxqCxpxqqpqp1(2).(2,3,)()(1)()nnAAdxCnxanxaYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算d
19、xqpxxBpCpxBdxqpxxCBx222)2(2224ptxpaq令简 化!)4()2()2()2()(22222pqpxpxdBpCqpxxqpxxdB22222ln()arctan.244BCBpxpxpxqCqpqpIn fact,YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算2(2,3,(4)()nnBxCdxxpxq222()()2()2()nnBd xpxqBpdxCxpxqxpxq211(),2(1)()2nnBBpCIn xpxqYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算422()()24()nnndxppxqdxIxpxq1222
20、21111()2(1)()nnIt daantanatdttn)()2)(1(22(分部积分法)(分部积分法)22()ndtta2222221()ntatdtata12222122111,2(1)()()nnntdtIaa ntata22,(4)2pptxaq令 YunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算12221223.2(1)()2(1)nnntnIIa ntaa n因此,nI这是关于 的递推公式.此时,11221arctan,dttICtaaa1231.nnIIIII由 22222311arctan,22ttICataaa33222 24225,133arctan4
21、()88tttICataataaaYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算1(1)1nI nInn只是针对 中的 而言,应与题设中区别.注注2.有理函数总存在初等函数的原函数有理函数总存在初等函数的原函数.注注1.例例16.2222(1)(1)xdxxx求.解:解:2221211(1)dxxxdxdxxxx原式2222221(1)(1)1211(1)dxd xdxd xxxxx2211ln|1|ln(1)arctan.21xxxCxYunnanUniversity2.不定积分的计算不定积分的计算例例17.求求 2.1(1)dxx x21(1)dxx x2111(1)1d
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