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:
$$ \int f(x)g(x)=f(x)[\int g(x)dx]-f^{'}(x)[\iint g(x)dx]+\int [\iint g(x)dx]f^{''}(x)dx $$
对比第一次与第二次可以发现:
- 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。
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:
$$ f^{(n)}(x)\int^{n-1} g(x) $$
- 连接不同项的符号一直是:$+-+-+-……$
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 | A | B |
---|---|---|
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 | A | B |
---|---|---|
0 | $f(x)$ | $g(x)$ |
1 | $f^{'}(x)$ | $\int g(x)$ |
2 | $f^{''}(x)$ | $\iint g(x)$ |
3 | 0 | $\iiint g(x)$ |
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 | A | B |
---|---|---|
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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写得好
这个谢同学还是可以哈,大家要向他学习