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不定积分解题方法及技巧总结

⎰不定积分解题方法总结摘要:在微分学中,不定积分是定积分、二重积分等的基础,学好不定积分十分重要。

然而在学习过程中发现不定积分不像微分那样直观和“有章可循”。

本文论述了笔者在学习过程中对不定积分解题方法的归纳和总结。

关键词:不定积分;总结;解题方法不定积分看似形式多样,变幻莫测,但并不是毫无解题规律可言。

本文所总结的是一般规律,并非所有相似题型都适用,具体情况仍需要具体分析。

1.利用基本公式。

(这就不多说了~) 2.第一类换元法。

(凑微分)设f(μ)具有原函数F(μ)。

则其中)(x ϕ可微。

用凑微分法求解不定积分时,首先要认真观察被积函数,寻找导数项内容,同时为下一步积分做准备。

当实在看不清楚被积函数特点时,不妨从被积函数中拿出部分算式求导、尝试,或许从中可以得到某种启迪。

如例1、例2: 例1:⎰+-+dx x x xx )1(ln )1ln(【解】)1(1111)'ln )1(ln(+-=-+=-+x x x x x x C x x x x d x x dx x x x x +-+-=-+-+-=+-+⎰⎰2)ln )1(ln(21)ln )1(ln()ln )1(ln()1(ln )1ln(例2:⎰+dx x x x 2)ln (ln 1 【解】x x x ln 1)'ln (+= 3.第二类换元法:设)(t x ϕ=是单调、可导的函数,并且)(')]([.0)('t t f t ϕϕϕ又设≠具有原函数,则有换元公式第二类换元法主要是针对多种形式的无理根式。

常见的变换形式需要熟记会用。

主要有以下几种:(7)当根号内出现单项式或多项式时一般用t 代去根号。

但当根号内出现高次幂时可能保留根号,(7)当根号内出现单项式或多项式时一般用t 代去根号。

但当根号内出现高次幂时可能保留根号, 4.分部积分法.公式:⎰⎰-=νμμννμd d分部积分法采用迂回的技巧,规避难点,挑容易积分的部分先做,最终完成不定积分。

具体选取νμ、时,通常基于以下两点考虑: (1)降低多项式部分的系数 (2)简化被积函数的类型 举两个例子吧~! 例3:dx xx x ⎰-⋅231arccos【解】观察被积函数,选取变换x t arccos =,则 例4:⎰xdx 2arcsin 【解】⎰⎰--=dxx xx x x xdx 22211arcsin 2sin arcsin上面的例3,降低了多项式系数;例4,简化了被积函数的类型。

有时,分部积分会产生循环,最终也可求得不定积分。

在⎰⎰-=νμμννμd d 中,νμ、的选取有下面简单的规律: 将以上规律化成一个图就是:(分部积分法用处多多~在本册杂志的《涉及lnx 的不定积分》中,常可以看到分部积分)5 不定积分中三角函数的处理1.分子分母上下同时加、减、乘、除某三角函数。

被积函数⎰+dx xx 22cos sin 1上下同乘x sin 变形为令x u cos =,则为2.只有三角函数时尽量寻找三角函数之间的关系,注意1cos sin 22=+x x 的使用。

三角函数之间都存在着转换关系。

被积函数的形式越简单可能题目会越难,适当的使用三角函数之间的转换可以使解题的思路变得清晰。

3. 函数的降次①形如的cos sin ⎰xdx x n m 积分(m ,n 为非负整数) 当m 为奇数时,可令x u cos =,于是()⎰⎰⎰----=-=du u ux xd x dx x x n m nm n m 21211cos cos sincos sin ,转化为多项式的积分当n 为奇数时,可令x u sin =,于是ν()⎰⎰⎰---==du u u x xd x xdx x u mn mnm21211sin cossincos sin,同样转化为多项式的积分。

当m ,n 均为偶数时,可反复利用下列三角公式:不断降低被积函数的幂次,直至化为前两种情形之一为止。

② 形如⎰xdx n tan 和⎰xdx n cot 的积分(n 为正整数) 令xdx u tan =,则u x arctan =,21u dudx +=,从而已转化成有理函数的积分。

类似地,⎰xdx n cot 可通过代换x u cot =转为成有理函数的积分。

③形如⎰xdx n sec 和⎰xdx m csc 的积分(n 为正整数) 当n 为偶数时,若令x u tan =,则21,arctan ududx u x +==,于是 已转化成多项式的积分。

类似地,⎰xdx n csc 可通过代换x u cot =转化成有理函数的积分。

当n 为奇数时,利用分部积分法来求即可。

4.当有x 与三角函数相乘或除时一般使用分部积分法。

5.几种特殊类型函数的积分。

(1)有理函数的积分有理函数)()(x Q x P 先化为多项式和真分式)()(*x Q x P 之和,再把)()(*x Q x P 分解为若干个部分分式之和。

(对各部分分式的处理可能会比较复杂。

出现⎰+=nn x a dx I )(22时,记得用递推公式:121222)1(232))(1(2----++-=n n n I n a n a x n a x I )1.有理真分式化为部分分式之和求解 ①简单的有理真分式的拆分②注意分子和分母在形式上的联系 此类题目一般还有另外一种题型: 2.注意分母(分子)有理化的使用()()C x x x x x x dx++-+=--+=-++⎰⎰23233212132121412321232例5:dx x x x x x ⎰+--+223246)1(24【解】=++-++=+--+223222346223246)1(24)1()1(24x x x x x x x x x x x x 22322)1(241++-+x x x x x故不定积分求得。

(2)三角函数有理式的积分万能公式:⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧+-=+=2tan 12tan 1cos 2tan 12tan 2sin 222x xx x x x 化为有理函数可用变换2tan )cos ,(sin )cos ,(sin x t dx x x Q x x P =⎰的积分,但由于计算较烦,应尽量避免。

对于只含有tanx (或cotx )的分式,必化成xxx x sin cos cos sin 或。

再用待定系数 xb x a x b x a B x b x a A sin cos )sin'cos'()sin cos (++++来做。

(注:没举例题并不代表不重要~)(3)简单无理函数的积分一般用第二类换元法中的那些变换形式。

像一些简单的,应灵活运用。

如:同时出现x x +1和时,可令t x 2tan =;同时出现x x -1和时,可令t x 2sin =;同时出现x x arcsin 12和-时,可令x=sint ;同时出现x x arccos 12和-时,可令x=cost 等等。

(4)善于利用x e ,因为其求导后不变。

这道题目中首先会注意到x xe ,因为其形式比较复杂。

但是可以发现其求导后为x x xe e +与分母差x e ,另外因为x e 求导后不变,所以容易想到分子分母同乘以x e 。

(5)某些题正的不行倒着来这道题换元的思路比较奇特,一般我们会直接使用x u sin =,然而这样的换元方法是解不出本题的。

我概括此类题的方法为“正的不行倒着来”,当x u sin =这类一般的换元法行不通时尝试下x usin 1=。

这种思路类似于证明题中的反证法。

(6)注意复杂部分求导后的导数 注意到:()()()()()cx x e x x ct t e t t dte t t e t dt e t t e t t dt e t t e t e t dt et t t x tt tt t ttt t+---=+---=---------=-+∴⎰⎰⎰⎰ln ln 3ln ln 2ln ln ln 32ln 21213222261212ln 3322333322本题把被积函数拆为三部分:321,,y y y ,1y 的分子为分母的导数,2y 的值为1,3y 的分子为分母因式分解后的一部分。

此类题目出现的次数不多,一般在竞赛中出现。

(7)对于⎰=/++)0(),(2a dx c bx ax x R 型积分,考虑ac b 42-=∆的符号来确定取不同的变换。

如果0>∆,设方程02=++c bx ax 两个实根为βα,,令 ()∂-=++x t c bx ax 2,可使上述积分有理化。

如果0<∆,则方程02=++c bx ax 没有实根,令t x a c bx ax ±=++2,可使上述积分有理化。

此中情况下,还可以设c xt c bx ax ±=++2,至于采用哪种替换,具体问题具体分析。

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