积分公式(2)

2019-03-06 07:43

= (代回u=sinx)

=

=

=ln|secx+tanx|+C .

公式:∫secxdx=ln|secx+tanx|+C . 例.2.5.17求∫cscxdx . 解.原式=

=

=ln|cscx-cotx|+C .

公式:∫cscxdx=ln|cscx-cotx|+C .

凑微分法是不定积分换元法的第一种形式,其另一种形式是下面的第二换元法.

5.第二换元法

不定积分第一换元法的公式中核心部分是 ∫f[?(x)]?'(x)dx=∫f(u)du

我们从公式的左边演算到右边,即换元:u=?(x).与此相反,如果我们从公式的右边演算到左边,那么就是换元的另一种形式,称为第二换元法.即若f(u),u=?(x),?'(x)均连续,u=?(x)的反函数x=?-1(u)存在且可导,F(x)是f[?(x)]?'(x)的一个原函数,则有

∫f(u)du ?∫f[?(x)]?'(x)dx ?F(x)+C ?F[?-1(u)]+C . 第二换元法常用于被积函数含有根式的情况. 例2.5.18求

(此处?(t)=t2).于是

解.令原式=

=

=

注.你能看到,换元分.

第二换元法除处理形似上例这种根式

(代回t=?-1(x)=

)

=t的目的在于将被积函数中的无理式转换成有理式,然后积

以外,还常处理含有根式,

(a>0)的被积函数的积分.

换元方法 x=asect 被积函数含根式 运用的三角公式 sec2t-1=tan2t tan2t+1=sec2t 1-sin2t=cos2t x=atant x=asint 例2.5.19求. (a>0)

解.令x=asect,则dx=asect tant dt,于是 原式=

=∫sectdt

=ln|sect+tant|+C1 .

到此需将t代回原积分变量x,用到反函数t=arcsec

,但这种做法较繁.下面介

绍一种直观的便于实施的图解法:作直角三角形,其一锐角为t及三边a,x,满足:

sect=

由此,原式=ln|sect+tant|+C1

= =

.

注.C1是任意常数,-lna是常数,由此C=C1-lna仍是任意常数. 例2.5.20求

.

解.令x=atant,则dx=asec2tdt,于是 原式=

=∫sectdt

(a>0)

=ln|sect+tant|+C1 .

图解换元得

原式=ln|sect+tant|+C1

=

.

公式:

.

例2.5.21求

. (a>0)

解.令x=asint,则dx=acostdt,于是 原式=

=

=

+C .

图解换元得:

原式=

+C

=+C .

除了换元法积分外,还有一个重要的积分公式,即分部积分公式.

思考题.在第二换元法公式中,请你注意加了一个条件“u=?(x)的反函数x=???(u)存在且可导”,你能否作出解释,为什么要加此条件?

6.分部积分公式

我们从微分公式 d(uv)=vdu+udv 两边积分,即

∫d(uv)=∫vdu+∫udv

由此导出不定积分的分部积分公式

∫udv=uv -∫vdu

下面通过例子说明公式的用法. 例2.5.22求∫x2lnxdx 解.∫x2lnxdx

===

例2.5.23求∫x2sinxdx.

.

(将微分dlnx算出)

解.原式=∫x2d(-cosx) (凑微分)

=-x2cosx-∫(-cosx)d(x2) (用分部积分公式) =-x2cosx+∫2xcosxdx

=-x2cosx+2∫xdsinx (第二次凑微分) =-x2cosx+2[xsinx-∫sinxdx] (第二次用分部积分公式) =-x2cosx+2xsinx+2cosx+C .

例2.5.24求∫exsinxdx.

解.∫exsinxdx=∫sinxdex (凑微分)

=exsinx-∫exdsinx (用分部积分公式) =exsinx-∫excosxdx (算出微分) =exsinx-∫cosxdex (第二次凑微分) =exsinx-[excosx-∫exdcosx] (第二次用分部积分公式) =ex(sinx-cosx)-∫exsinxdx (第二次算出微分) 由此得:

2∫exsinxdx=ex(sinx-cosx)+2C

因此∫exsinxdx=

(sinx-cosx)+C .

注.(1)此例中在第二次凑微分时,必须与第一次凑的微分形式相同.否则若将∫excosxdx凑成∫exdsinx,那将产生恶性循环,你可试试.

(2)积分常数C可写在积分号∫一旦消失之后. 例2.5.25求∫arctanxdx

解.此题被积函数可看作x0arctanx,x0dx=dx,即适合分部积分公式中u=arctanx,v=x.故


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