百度360必应搜狗淘宝本站头条
当前位置:网站首页 > 文章教程 > 正文

高等数学不定积分,你学会了吗?第一类换元积分,都讲了些什么?

yund56 2025-03-04 12:00 9 浏览

想必大家对于大学数学中,不定积分的概念,应该不是很陌生吧?

我们首先来看一下,不定积分的概念:

定义:函数f(x)的所有原函数称为f(x)的不定积分,记作f(x)dx如果F(x)是f(x)的一个原函数,那么就有f(x)dx=F(x)+C成立。


我们将讲述式子进行拆分,可知每一部分的表述如下。

∫→积分号;f(x)→被积函数;

X→积分变量;f(x)dx→被积表达式;

C→积分常数;

了解完了不定积分的概念,我们来看一下第一类换元积分法到底要怎么运用。


按照一般情况:假设F'(u)=f(u),则∫f(u)du=F(u)+C,且u=φ(x)(可微)。

因为:dF[ φ(x)]=f[φ(x)]φ'(x)dx

所以可得关系式:∫f[φ(x)]φ'(x)dx=F[φ(x)]+C[ ∫f(u)du ]u=φ(x)

根据上面的过程,可得换元法定理。


这就是我们今天要学习的内容,将复合函数求不定积分用换元法进行求解,这个求解过程称为第一类换元积分法。

接下来,我们来看一下换元定理。


定理:设f(u)具有原函数,u=φ(x)可导,则有换元公式如下:

∫f[φ(x)]φ'(x)dx=[∫f(u)du]u=φ(x)

上述公式就是我们这节课要用到的第一类换元公式《微分法》


注意:在使用这个公式时,关键在于将不定积分进行转化,例如:∫g(x)dx化为∫f[φ(x)]φ'(x)dx

在用第一类换元公式(微分法)转化时,观察的重点不同,那么得到的结论也是不同的。

接下来,我们来看一下例题,以加深理解。



例题一、sin2xdx

分析:对于该例题一共有三种解法,第一种解法,我们在求解时,可以采用以上的换元法进行转化,可以另u=2x,那么就可以将式子进行转换,则sin2x=sin u,然后再根据配凑法进行配平即可。凑1/2d(2x)=dx

第二种解法,求解之前,我们将式子进行转换,变成sin2x=2sinx cosx,然后再进行求解,进行凑微分即可求的答案。凑(cosx)dx=d(sinx)

第三种解法,同第二种解法一样,先转换sin2x=2sinx cosx,然后再进行求解,进行凑微分即可求得答案。凑(sinx)dx=-d(cosx)




例题二、1/(3+2x)dx

分析:这个题目是分子为1,分母为(3+2x)的分数,要想解决这个题目的不定积分,可以将其凑为(lnu)'=1/u的形式。

所以可以先进行凑微分,然后再进行配平,根据凑微分,1/2×d(3+2x)=2×1/2dx

此时就可以得到对数函数求导的基本模型。

一般情况,只要是符合以下情况,都是可以进行找常数的倒数,然后进行配平。



例题三、sin2x cos?x dx

分析:这是正弦函数和余弦函数相乘,并且是次方形式,当遇到这种情况,被积函数是三角函数相乘时,需要拆分奇次项,然后进行凑微分。此时可得cos?xdx=cos? x cosxdx=cos?xd(sinx)

凑微分后,大家会发现,既有正弦函数也有余弦函数,此时还是不能直接展开,最好的方法就是将余弦函数变换成正弦函数形式,这要用到三角代换cos2 x=1-sin2x,然后用完全平方差公式展开即可(a-b)2=a2-2ab+b2

展开后,大家会发现,这个不定积分可以根据积分的加减法运算法则变换成三部分,这三部分的积分运算,实际上就是幂函数求不定积分的运算过程。



例题四、cscxdx

这个题主要是对余割函数求不定积分,在这里大家可以采用代换的方法进行求解,将余割函数代换成正弦函数,cscx sinx=1?cscx=1/sinx,然后再进行凑微分即可。

这里凑微分要注意的是,先在分子和分母进行乘正弦函数sinx,凑sinxdx=-d(cosx),然后将被积函数变换sin2x=1-cos2x

到这一步就很简单了,我们另u=cosx,将式子裂项1/(1-u2)=1/2×[1/(1-u)+1/(1+u)],裂项后再进行配平即可。

根据上述式子,我们可以将其展开,然后成为两项,这时候再进行凑微分,然后根据对数函数求积的形式进行解答即可。这里要注意一个很重要的关系式ln(1-u)-ln(1+u)=ln(1-u/1+u)

夯实基础,练习达标:根据提示,大家试一试以下题目应该怎么做。

大家下去过后,可以尝试解答一下这些练习题,有不明白的留言讨论。

相关推荐

重生之我在头条学html网页编程,这一世我一定学好,成为编程高手

有人要问了html是什么东西?就是用来设计网页的一种语言会不会很难啊?这是很多朋友担心的,我告诉大家这是最简单最基础也最容易学习的一款入门级语言,当初我也是经常因为学不会C语言而苦恼自从学习了html...

如何在网页3D CAD中创建一个三维管道模型

前言在网页CAD中进行三维建模是一项有趣的任务。本文将介绍如何利用mxcad3d来创建三维管道模型。该工具提供了一系列三维建模功能的API,使得建立复杂的管道结构变得简单直观。安装在此之前,需要先安装...

网页模版如何用

网页模版已成为如今网站建设的核心工具。随着互联网需求的增长,越来越多的企业和组织需要建立自己的网站,以展示他们的品牌和服务。在这个过程中,网页模版为他们提供了一种简单而高效的方式来构建网站。所谓网页模...

AI嵌入式Flowcode编程网页开发人员入门指南

WebDeveloper允许使用FlowcodeIDE环境开发具有交互性的网页。可以在2D面板中添加特殊网页组件,以创建网页的视觉表示,并可以使用流程图添加交互功能。它的引入意味着Flowcod...

用Deepseek制作网页版的汉诺塔游戏保姆级教程

在deepseek中输入:“帮我做一个网页版的汉诺塔演示游戏,游戏包含2层、3层、4层、5层的汉诺塔游戏演示,制作自动求解演示按钮,点击按钮就可以生成出步数,同时自动演示最优解动画。”最后把生成的程序...

TaskBuilder前端页面CSS样式规则设置

在前端页面设计器内,点击底部的“CSS样式”选项卡,可以打开CSS样式设计器,在此查看和设计当前页面的CSS样式规则,如下图所示:3.3.6.1引入外部样式文件如果要在页面中引入外部CSS文件,可以点...

使用 Python、FastHTML 和 Uvicorn 构建简单的博客网站

FastHTML是2024年7月推出的PythonWeb框架,是一个简单但功能强大的框架,允许开发人员使用纯Python构建Web应用程序。(不需要复杂的模板引擎)。Fast...

用AI可以生成HTML网页了,很多初级前端都要失业了

即使你完全不懂html,javascript,css,也能做出漂亮的网页,这在以前是不可想象的,而现在确是可行的,因为有这样一个项目:openUI。openUI不仅仅能生成html页面,还能生成自适应...

python原始套接字socket下载http网页文件到txt

python原始套接字socket下载http网页文件到txtimportsocketdefdownload_webpage(url,output_file):try:...

高效排版:实现DeepSeek生成内容Word格式排版并导...

高效排版:实现DeepSeek生成内容Word格式排版并导出的经典方法,步骤简洁高效:DeepSeek生成内容复制出来容易出现乱码,下面介绍一种比较高效简单的方法!一、核心三步法1.调整模型模式在D...

打工人福音!3分钟教你学会word精美排版

昨天大熊介绍了word一键排版的三种办法,今天我们来详细讲讲第二种办法,用html代码实现一键排版,然后再导出pdf实现精美效果。打工人,打工魂,你是不是也有以下烦恼?下面是我经过多次和Deepsee...

使用 HTML 创建可折叠的交互式组件,一行 JS 代...

如果你想创建一个可折叠的交互式组件,使用<details>元素即可,一行JavaScript也不用写。<details>组件定义了一个可折叠的容器,它的第一个元素必须...

新手小白1分钟学会Word——文档的编辑1.1

天空一声巨响,迷人的我闪亮登场,亲爱的家人们,周末好呀!话不多说,咱们继续开干!昨天说到本节还有个小尾巴,那咱们就把这个小尾巴了结了,然后开始新篇章~四、保存文档我们对文档编辑完之后最重要的一步就...

超强!DeepSeek+HTML制作数据看板,老板看了都点赞

DeepSeek以极强的推理能力,支持生成各种代码,比如Python、SQL、Matlab、JS、HTML等,你可以拿这些代码放到编译器里,就能直接跑出结果,比如机器学习算法、exe应用、可视化图表、...

什么是Tailwind CSS

什么是TailwindCSSTailwindCSS是一个实用优先(Utility-First)的CSS框架,其核心思想是通过直接在HTML中组合预定义的类名来快速构建界面样式,无需编写传...