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不定积分2.0思维导图,整理了三角函数积分归一、非三角函数积分归一、不定积分的概念与性质、积分方法、通常错误、论断的内容,欢迎大家学习。
编辑于2023-02-23 20:21:54 重庆不定积分2.0
三角函数积分归一
1/(1+sin²x)的解法
上下同时除以sin²x
得到csc²/(csc²x+1)
然后 -d(cotx)/cot²x+2
对只有sin和cos的式子,可以通过上下同时乘sin/cos构造式子简化计算
第一类
cosx*sinx类型1,将其中指数为奇数的那一个作为dcos或dsin
然后将剩下的偶次方次方化成1-sin²或者1-cos²的即可
cosx*sinx类型2,如果两者的指数都是偶次方
那么直接利用二倍角公式化成cos形式,然后再2带入dsinx或者dcosx或者直接求
tanx*secx类型1,如果tanx的指数是奇次方
可以提出一个tanx*secx然后得到dsecx,剩下偶次方sec²-1
tanx*secx类型2,如果secx的指数是偶次方
那么可以利用dtanx,剩下的偶次方利用1+sec²x=tan²x
第二类
x=a*sint t=arcsin(x/a)
利用cos²x+sin²x=1
x=a*tant t=arctan(x/a)
利用1+tan²x=sec²x
x=a*sect t=arccos(a/x)
利用sec²x-1=tan²x
只有分母有根号或者平方的都可以将其配成满足公式的式子,然后带入
说明,换元的时候要注意定义域,尤其是第三类,定义域在(-∞,-a)(a,+∞)
大道至简,不要觉得麻烦,越麻烦越简单
先将x+fi给转化了,发现f(sinx)是周期函数,其实就是求一个周期内的积分,将其全部转化到-pi/2,pi/2里面去,然后得到A的系数
此策惊妙,妙不可言啊,关键在于对sec²x和tanx之间的关系的清楚认识,才能顺利构造出这个结果
I=
求定积分,遇到x和sin在一起的时候一定要想办法把他们分开,否则做不了
这题分开的思路是令x=pi-t,想到这么做的原因是因为sin,cos函数关于pi的偶次性构造2I=新的只含有cos sin的积分
还有cossin能不分开求就不分开求,可以利用三角函数的奇偶性合并
一个有关1+sinx或者1+cosx的思路
这样下面就是cos²x了,
1+cosx=(1/2)cos²(x/2)
一个关于ex的积分思路
以后看到secx的三次方就要想到下面的式子
如果分子上下全是三角函数,那么可以利用t=tanx/2的方法将所有sin,cos都转化过来:方法1是万能代换但是比较麻烦,第二种就是将分母变成一项,但是分子变多项,不过更加简单
1.上面可以加减二分之一,然后构造一个平方,之后利用t=tanx/2,对分子为常数,分母为sin+cosx进行分解计算
2可以看到下面可以利用三角函数的公式化成sin(x+pi/4)然后令t=x+pi/4,那么上面就要进行展开,然后也可以得到正确结果
万能代换的条件是,三角函数的次数比较低
遇到根号1-x²和arccosx或者arcsinx在一起的时候,优先让x=sint或者cost
看到sinkx coskx在一起先想到这是sin²kx的导数的一部分
满足这些式子的可以这么用去想办法
针对三角函数,注意dsinx和dcosx的合理运用
如果差的次方是2,那么就组合起来,如果就是一个单调的偶次方,直接二倍角公式
对于sec²x,别忘了tanx 同理 对于csc²x别忘了-cotx
对于这种题目注意求解的时候不能利用换元,而是分部积分即可,最后答案是,特点是有反函数还有根号和幂函数
非三角函数积分归一
先看分子是否是分母的导数
看一个题目,如果看到x乘以某个式子,那么看看那个式子是否是某个数的导数
尤其是有ex的平方在分母的情况
(u²+a²)²分之一的分解方法
根号经验
根号能化成平方的形式
遇到复合函数的题目
令u=肩膀
几何意义:比如说圆在-1,1上的积分就是半个圆的面积,就不需要换元了
注意a=0和≠0需要分类讨论,b在a确定的前提下,得到结果再讨论
接下来直接带入算就好了
很明显直接通过两次积分求解不太可行,因此从所要求的内容入手,之后直接分部积分即可得到正确结果o: 关键在于G(0)要用到,又要用到G'(x),给出了具体函数,往往是要具体计算的,因此需要构造(x-1)成为G'(x)的系数
积不出来的部分可能可以被另一个部分消除,尤其是有关ex的时候,会意即可,不必强求
遇到ex成群结队的情况,尽可能把他们化成同阶次,利用(x+y)²,除法,相乘等
分母是根号,分子是比分母高阶的非根号,但是好像只能高一阶
关于不定积分与求导结合的题目
可以对不定积分求导,默认求导的的是x,把等式的左边和右边都对x求导,然后求解
看到lnx为分子,x次方为分母的时候,可以令x=1/u
这里由于无法直接提取分母作为dx,而且分母阶次比较高,又由于有lnx,估计要使用分部积分法,所以要将分母弄走,令u=1/x是一个好办法
倒代换
分子是根式,分母是x的n次方
令x=1/t
然后带入,如果分母是2n次方,那么倒上去以后要保证是正数
即如果倒上以后t不是正数,就要加绝对值分类讨论
遇到分母的阶次大于分子时候注意使用倒数法,即令x=1/t
代换之后的第一步用于是将dx化成dt
不能用倒代换,因为上下相差正好为2;之所以想到这么的方法是因为想要将其分子的四次方消去,因此分母部分要配凑处x四次方,因此选择x²+1为底(这样到时候x²+1直接套公式即可)
正解:
例错
类似这种题目,首先化简积分式,然后分段积分:但是最关键的错误点居然是在:对x大于pi/2时积分,还要包括0-pi/2的那一段的积分
不定积分的概念与性质
定义与定理
原函数定义
可导函数Fx的导函数为fx对任x∈I,都有F'(x)=fx,那么Fx就是fx在区间I上的一个原函数
原函数存在定理
如果函数fx在区间I连续,或者只有有限个间断点并且有界,那么在区间I上存在可导函数Fx,对所有x有F'(x)=fx
简单来说,连续函数一定有原函数
如果原函数存在,那么就有无数个原函数
原函数一定连续且可导,因为一定能变成F'(x)=fx
已知可导,那么导函数一定存在,如果导函数有第一类间断点那么导函数不存在,所以一定只能是第二类间断点
有第一类间断点的函数一定没有原函数,如果有第二类间断点,那么可能有原函数
可积分和有原函数是两个不同的概念,所以不要和第一个结论混淆了,可积分不一定有原函数,有原函数也不定可积分
如果是分段函数的跳跃间断点,那么其不可能有原函数F(x),其一定连续,且保证F'(x)=f(x),
不定积分定义
在区间上带有任意常数项的原函数称为fx的不定积分
不定积分的性质
fx和gx的原函数存在,那么(fx+gx)的不定积分等于二者不定积分的相加
可以提出常数
积分方法
换元积分法
第一类换元法
在对1/x使用第一类换元法的时候注意把不用写dln|x|而是dlnx即可
设f(u)具有原函数,u=ψ(x)可导,则有换元公式
第二类换元法
设x=k(t)是单调可导函数,并且k'(t)≠0,又设f[k(t)]k'(t)具有原函数,则有
例题
对于x²/(x+2)三次方之类的,令t=x+2进行换元求解
最后再把t=x+2带回去就可
分部积分法
理论
v要容易求得
ex和sin/cos在一起时候,可能需要使用衔尾法
还有三角函数也可以用比如sec三次方
单独ex(根号x)也可以用但是应该先代换,利用t等于根号x
看到x和cosx的n次方在一起的时候,我们的目标就是要打造一个xd(.....)的,然后直利用分部积分法
有理函数的积分
真分式
直接进行部分分式展开,利用待定系数法确定系数,如果展不开的平方项,利用三角函数进行变变量积分
无实数解情况:遇到分母无法展开的平方项,那么就利用三角函数,令分母的一部分等于三角函数,另一部分是1,然后相加减
有实数解但非整数:以kx²+bx为准,构成(ax+b)²+1,然后利用公式
分母是无法展开的分式:法2:分母写成平方+常数,然后配分子和平方内一致(前提分子x阶数是一阶)
分子为kx+b直接配成分母的样子,然后对应乘以系数
情况1:分母遇到三次方,先猜出一个解,然后得到剩下的二阶式子
情况2:分母是一个(a+bx)²(c+dx)类型的,分子有kx²需要分成三项
分别是 c+dx a+bx (a+bx)²
待定系数法就很难求啦,还有其他方法吗
情况3:如果分母是(x+a)(x+b)(x+c),且分子只有kx+d
那么直接分成三项即可
待定系数法注意点
如果次方高的分式上面的系数是另一个分式阶次减一,低阶分式同理
1.对于分母有重方的要分开分别表示 2.对于分子位置的待定阶次确定,只和分母的x的最高次方有关,和分母整体的多少次方无关,其分子是分母的最高阶次减一 例子就如左边的式子展开
假分式
先转化为真分式,通过配平
得到几个非分式+真分式
可以化成有理函数的积分
三角函数的分式
将sinx和cosx全部变成tan²x/2,然后令u=tan²x/2
像这样分母没有平方且有常数加三角函数,可以考虑先将所有三角函数化为同一个,并且将dx变成dsin或者dcosx,这样对应以后变量代换,变成了有理分式的题目,值得注意的是sin变成cos的方法,也就是让其变成平方,然后1=sin²x+cos²x
有根号的分式
利用变量代换令t=根号式子,如果有两个根式,优先代换阶次较小的根式
总结类如右边式子的简单分式都可以
通常错误
对sinxcosx积分的时候,构造sin2x,前面应该乘以1/4
如何避免犯错:看到就直接写个1/4在前面
代换后忘记在对dx进行求导了
奇函数在对称区间上的积分等于0
倒代换的时候最后一步dt²对应的公式中的x,不要写成t对应x
系数保留上一步内,妄想下一步代入,结果总是忘记
优先写在下一步上,不给遗忘的机会
笑死我了:特么的要是啊忘记优先写在下一步上怎么办?
对分段函数而言,需要保证不定积分的分段点处连续,因此两者都要加相同的C,然后某一侧需要带上一个使之连续的常数;或者可以直接使用变上限函数分段
dx本身也可以当作dv
总是把积分出来得到的lnx不加绝对值已经犯错5次
如果求出来的lnx自带²就不要加绝对值了不过好像加了也没啥
凡是利用了开根号的过程,全部要考虑正负
还有例如对sin(x/2)进行求导的,化回去的时候必须乘以2
错了好多次了
符号总是错误,一定要注意符号
关于根号的最小次方
类似的题目要以2,3的最小公倍数6为准,此外都是错的
别忘了加C
对题目的错误理解,已经知道sinx/x是fx的一个原函数
这句话的意思是fx的积分是sinx/x
如果有lnx就不要用三角函数化简了
求不定积分的x的n次方总是加上1的,不要被负号误导
和arccosx相关联时注意要带上负号
积化和差总是忘记二分之一
使用积化和差公式的时候别忘了1/2
只要看到根号里面有减法就要分类讨论
但是大部分都是在结果处加个绝对值
分类的时候记得分定义域,用到三角函数还得写出对应三角函数的定义域
遇到分母是一个根号加一个数的情况,可以令整个根号等于t,然后求解
只要遇到代换变量的情况,先先出dx=???dt
代换后求积分注意,如果三角函数里面出现了t/2,积分前面要乘以2
cos求不定积分,没有负号的,记住这一点
当不用x来表示自变量,容易看成常数
看到根号先写成分数形式
与应用题有关,先注意负号,比如说加速度是负的
别老是把arcsin看成arctan
记得加上最后的常数C(对不定积分
必须常常刻录,开始写之前就刻录
将x²+1分之一的积分记错成ln了,应该是arctan才对
如果有系数,最好计算的过程中全部放进去,最后再提出来,防止出错,现在觉得还是不要放进去算了
系数最好放到里面去,在外面容易漏掉,写仔细一点点,不然重来更加花时间
还是要思考定义域
例如1/x的原函数是ln|x|+C
论断
f(x)是连续函数,当f(x)是周期函数的时候,F(x)不一定是周期函数,比如y=cosx+1