第一类换元法求积分分为哪三步 不定积分第一类换元法是求导?

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第一类换元法求积分分为哪三步

不定积分第一类换元法是求导?

不定积分第一类换元法是求导?

把复合函数的微分法反过来用于求不定积分,利用中间变量的代换,得到复合函数的积分法,称为换元积分法,简称换元法,换元法通常分为两类:
第一类换元法:
设f(u)具有原函数F(U),即。
F#39(U)f(u),∫f(u)duF(U) C。
如果u是中间变量,uφ(x),且设φ(x)可微,那么,根据复合函数微分法有:
dF(φ(x))f(φ(x))φ#39(x)dx。
从而根据不定积分的定义就得:
∫f[φ(x)]φ#39(x)dxF[φ(x)] C[∫f(u)du] (uφ(x))。
于是有下述定理:
定理1:设f(u)具有原函数,uφ(x)可导,则有换元公式:
∫f[φ(x)]φ#39(x)dx[∫f(u)du] (uφ(x)) (1)。
将所求积分∫φ(x)dx表成∫f[φ(x)]φ#39(x)dx就是凑微分过程,然后就是换元,也就是将积分变量x换成u;最后是求原函数,实际上就是∫f[φ(x)]φ#39(x)dx不好求。
而∫f(u)du好求,所以先求出后一个不定积分;最后再将变量u换成x。当熟练掌握这一方法后,可以不必引入变量u。
由此定理可见,虽然∫f[φ(x)]φ#39(x)dx是一个整体的记号,但从形式上看,被积表达式中的dx也可当作变量x的微分来对待,从而微分来对待。
从而微分等式φ#39(x)dxdu可以方便地应用到被积表达式中来,我们在上节第一题目中已经这样用了,那里把积分∫F#39(x)dx,记作∫dF(x),就是按微分F#39(x)dxdF(x),把被积表达式F#39(x)dx。记作dF(x)
设要求∫g(x)dx,如果函数g(x)可以化为g(x)f[φ(x)]φ#39(x)的形式,那么:
∫g(x)dx∫f[φ(x)]φ#39(x)dx[∫f(u)du] (uφ(x))。
这样,函数g(x)的积分即转化为函数f(u)的积分,如果能求得f(u)的原函数,那么也就得到了g(x)的原函数。
第二类换元法:
上面介绍的第一类换元法是通过变量代换uφ(x),将积分∫f[φ(x)]φ#39(x)dx化为积分∫f(u)du。
下面将介绍的第二类换元法是,适当地选择变量代换xφ(t),将积分∫f(x)dx化为积分,∫f[φ(t)]φ#39(t)dt,这是另一种形式的变量代换,换元公式可表达为:
∫f(x)dx∫f[φ(t)]φ#39(t)dt。
这公式的成立是需要一定条件的,首先,等式右边的不定积分要存在,即∫f[φ(t)]φ#39(t)dt有原函数;其次,∫f[φ(t)]φ#39(t)dt求出后必须用xφ(t)的反函数tφ^(-1)(x)代回去。
为了保证这反函数存在而且是可导的,我们假定直接函数xφ(t)在t的某一个区间(这区间和所考虑的x的积分区间相对应)上是单调的,可导的,并且φ#39(t)0。
归纳上述,给出下面的定理:
定理2 设xφ(t)是单调的,可导的函数,并且φ#39(t)≠0.又设f[φ(t)]φ#39(t)具有原函数,则有换元公式。
∫f(x)dx{∫f[φ(t)]φ#39(t)dt} (tφ^(-1)(x))(2)。
其中φ^(-1)(x)是xφ(t)的反函数。
注意:与第一类换元积分法相反,第二类换元积分法就是由于积分∫f(x)dx不便计算,而改求∫f[φ(t)]φ#39(t)dt。关键是:如何选择变量替换。

第二换元法什么时候用?

一般可以凑微分的时候用第一类换元法,碰到根号如根号下a2-x2之类的令x为asint可消掉根号,为第二类换元法,分部积分在这两类都不解决问题时再用