【阅前提示】我在原有“数理化自学丛书”系列17册的基础上又添加了1册八五人教甲种本《微积分初步》,原因有二:一则,我是双鱼座,有一定程度的偶双症,但“自学丛书”系列中代数4册、几何5册实在令我刺挠,因此就需要加入一本代数,使两边能够对偶平衡;二则,我认为《微积分初步》这本书对“准大学生”很重要,以我的惨痛教训为例,大一高数第一堂课,我是直接蒙圈,学了个寂寞。另外大学物理的前置条件是必须有基础微积分知识,因此我所读院校的大学物理课是推迟开课;而比较生猛的大学则是直接开课,然后在绪论课中猛灌基础高数(例如田光善舒幼生老师的力学课)。我选择在“自学丛书”17本的基础上添加这本《微积分初步》,就是希望小伙伴升大学前可以看看,不至于像我当年那样被高数打了个措手不及。
第四章不定积分
§4-7分部积分法
【01】我们知道,两个函数乘积的导数法则是 (uv)'=vu'+uv' 。
【02】移项,得 uv'=(uv)'-vu' 。
【03】两边积分,得 ʃuv'dx=uv-ʃvu'dx 。
【04】或简写成如下形式:
【05】这个公式叫做分部积分公式。如果求 ʃvdu 比较容易时,就可以利用分部积分公式,将求 ʃudv 形式的不定积分转化为求 ʃvdu 形式的不定积分。用这个公式求不定积分的方法叫做分部积分法。
例1.求 ʃ xcosx dx 。
【解】
设 u=x,dx=cosxdx,
则 du=dx,v=sinx 。
由分部积分公式,得
ʃ xcosx dx=xsinx-ʃ sinx dx=xsinx+cosx+C 。
例2.求ʃ xeˣ dx 。
【解】
设 u=x,dv=eˣdx,
则 du=dx,v=eˣ 。
由分部积分公式,得
ʃ xeˣ dx=xeˣ-ʃ eˣ dx=xeˣ-eˣ+C 。
【注意】
用分部积分公式的关键是 u 与 dv 的选择要得当,否则可能会使问题愈来愈繁。
在例2中,如果改设 u=eˣ,dv=xdx,则 du=eˣdx,v=x²/2,
按分部积分公式得 ʃxeˣdx=(1/2)x²eˣ-(1/2)ʃx²eˣdx,
这时,上式右端第二项的积分比原来的积分更复杂了。
例3.求 ʃ arctgx dx 。
【解】
将 arctgx 看作 u,dx 看作 du,
即设 u=arctgx,dv=dx,
则 du=[1/(1+x²)]dx,v=x 。
由分部积分公式,得
例4.求 ʃ xlnx dx 。
【解】
设 u=lnx,dv=xdx,
则 du=(1/x)dx;v=(1/2)x² 。
由分部积分公式,得
用分部积分法求不定积分:
【06】求一个函数的不定积分,比求它的导数或微分往往困难得多,因此我们把常见的被积函数的积分结果列成积分表。这样,在实际计算积分时,就可以利用积分表来求得函数的积分。本书后面附有简易积分表。
【07】积分表是按被积函数的类型编排的。查表求积分时,根据被积函数的类型,或经过适当的变换,化成表中所列函数类型,查出相应的公式,便可求得结果。
例1.求 。
【解】
这个被积函数是有理函数,可在附表的(二)中查出公式24是
。
因此,以 a=2,b=3 代入这个公式,便得所求不定积分
。
例2.求 。
【解】
这个被积式不能在表中直接查到,需要先进行变量替换。
设 2x=u,那么 √(4x²+9)=√(u²+3²),x=u/2,dx=(1/2)du,于是
。
上式中的被积函数是无理函数,可以在附表的(三)中查出公式50是
。
因此,以 a=3 代人这个公式,得
。
最后把 u=2x 代人,得到所求不定积分
。
利用积分表求不定积分:
1、用换元积分法求不定积分:
2、用换元积分法求不定积分:
3、用分部积分法求不定积分:
4*、用积分表求不定积分: