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一个咸鱼大学生的碎碎念和学习笔记

分部积分之列表法

Mzee 2022-11-19 549 0条评论 学习笔记数学 数学高数不定积分分部积分方法高等数学

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咸鱼……不定期的对于内容更新,最近太懒了

发布于2023-11-13

分布积分公式:

$$ \int udv=uv-\int vdu $$

  • 优先级:

$$ e^{x}>sinx,cosx>x^{n} $$


推导:

对于$\int f(x)g(x)$进行分部积分:

第一次:

令:

$$ u=f(x) , dv=g(x)dx $$

则有:

$$ du=f^{'}(x)dx $$

$$ v=\int g(x)dx=G(x) $$

带入原式:

$$ \int f(x)g(x)dx=f(x)G(x)-\int G(x)f^{'}(x)dx $$

也可以表示为:

$$ \int f(x)g(x)=f(x)[\int g(x)dx]-\int[\int g(x)]f^{'}(x)dx $$

第二次:

令:

$$ u=f^{'}(x),dv=G(x)dx $$

则有:

$$ du=f^{''}(x),v=\int G(x)dx=\iint g(x) $$

带入原式:

$$ \int f(x)g(x)=f(x)[\int g(x)dx]-f^{'}(x)[\iint g(x)dx]+\int [\iint g(x)dx]f^{''}(x)dx $$

对比第一次第二次可以发现:

  1. 选出求导和积分以后,求导的就一直求导,积分的就一直积分。
  2. 相乘的项,求导总是比积分的次数少一(求导总是比积分少一阶)

    $f(x)$是0次求导,与它相乘的是$\int g(x)dx$是1次积分后的结果

    第n-1项可以记作:

    $$ f^{(n)}(x)\int^{n-1} g(x) $$

  3. 连接不同项的符号一直是:$+-+-+-……$
  4. 最后剩下的积分项(最后一项)中的求导次数与积分次数相同

    第n次分部积分的最后一项:

    $$ \int [\int^{n}g(x)]f^{(n)}dx $$

归纳出:

对$\int f(x)g(x)$进行n次分部积分后:

$$ \int f(x)g(x)=f(x)[\int g(x)dx]-f^{'}(x)[\iint g(x)dx]+…+(-1)^{n}\int[\int ^{n}g(x)]f^{(n)}(x)dx $$

 列表法使用

对于:

$$ \int f(x)g(x)dx $$

先列表:

阶数AB
0$f(x)$$g(x)$
1$f^{'}(x)$$\int g(x)$
2$f^{''}(x)$$\iint g(x)$
3$f^{(3)}(x)$$\iiint g(x)$
………………
n$f^{(n)}(x)$$\int^{n}g(x)$

有:

$$ \int f(x)g(x)dx=A_0*B_1+A_1*B_2-A_2*B_3 …… $$


当求导时候出现0就可以停止了,比如:

对于:

$$ \int f(x)g(x)dx $$

先列表:

阶数AB
0$f(x)$$g(x)$
1$f^{'}(x)$$\int g(x)$
2$f^{''}(x)$$\iint g(x)$
30$\iiint g(x)$

就有:

$$ \int f(x)g(x)=f(x)[\int g(x)dx]+f^{'}(x)[\iint g(x)dx]-f^{''}[\iiint g(x)dx ] $$

可以知道:求导的函数乘以斜下方的积分就可以得到相对应的项。

由此我们可以推导出使用条件:

1. 某一个函数能求导到零($x^n$)
2. 另外一个函数能够很容易求多次积分(一般是$e^x$或者是三角函数)

列表法的特殊使用(部分列表)

对于某些函数反复求导和积分后出现循环,比如:

$$ \int e^x sin x dx $$

列表:

阶数AB
0$sin x$$e^{x}$
1$cos x$$e^{x}$
2$-sinx$$e^{x}$
3$-cos x$$e^{x}$
4$sin x$$e^{x}$

可以看到,在第四次积分求导中出现了循环出现的部分:

那么我们就可以写:

$$ \int e^xsinx=A_0*B_1+A_1*B_x-A_2*B_3+A_3*B_4-\int B_4*A_4dx $$

最后一行出现了平行相乘的部分。

其实就是:

$$ \int e^xsinx=e^xsinx+e^xcosx-e^x(-sinx) +e^x(-cosx) -\int e^xsinxdx $$

可以发现最后一项与左边相同,移项后可以得到:

$$ 2\int e^xsinx=e^xsinx+e^xcosx+e^xsinx-e^xcosx $$

我们就可以求得:

$$ \int e^{x}sinx=\frac {e^xsinx+e^xcosx+e^xsinx-e^xcosx}{2} $$

$$ \int e^{x}sinx=e^xsinx $$

使用部分列表的使用条件:

1. 要么一个函数求导之后不变,另一个函数积分之后函数形式循环(积分和求导的函数可交换)

2. 要么两个函数积分和求导都循环

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  • website

    It's going to be end of mine day, except before ending I am reading this enormous post to increase my knowledge.

  • 罗宏伟

    写得好

  • 罗宏伟

    这个谢同学还是可以哈,大家要向他学习

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