分部积分法求不定积分,实际上是根据高中时学过的导数,进行转化而得到的,只需要利用两个函数乘积的求导法则,就可以进行解答。
那么分部积分法,到底是解决哪一类问题呢?我们一起来看一下,例如:不定积分∫(xe^x)dx的求解。
我们一起来看一下,两函数乘积求导和分部积分法到底有什么关联?
设函数u=u(x)和v=v(x)具有连续导数,因为:(uv)'=u'v+uv'→uv'=(uv)'-u'v
则:∫uv'=uv-∫u'vdx,∫udv=uv-∫vdu
以上式子就是我们今天要用的分部积分公式。
例题一、∫xcosxdx.
在求解之前,一定要明白以哪个函数为u和v,我们另u=x,v= sinx,然后根据分部积分公式进行求解。
代入公式,然后再观察,是否可以得出结论,要注意的是,我们在求解不定积分时,主要是为了简化运算,吧复杂的问题简单化。
根据上述步骤,大家会发现,要求xcosx的不定积分,就只需要求解sinx的不定积分就可以了。
分析原因:问题来啦,在上述例题中,我们能不能另u=cosx呢?我们在采用分部积分求解时,不管以被积函数中的哪个为u都是可以的,但是要注意的是,要观察是否能让式子越来越简单。
我们如果另u=cosx,这时大家会发现,式子会变得比之前还要复杂,难度反而增加了,此时就要注意,自己的步骤是不是正确的。
例题二、∫x^2e^xdx.
根据题目,我们可以另u=x^2,再把dv表示出来,在进行求解即可。
我们将上述表达式代入公式,然后进行化简即可。但是大家会发现,这个式子中还需要对xe^x进行求不定积分,直接求解肯定是不行的,所以在这里,我们还需要继续用分部积分法进行求解。
所以说,我们可以另u=x,同样方法,把dv表达出来。
从而就可以得到不定积分的解,要注意的是,我们在求解不定积分时,当用一次分部积分法得不到答案时,还可以继续使用分部积分法,就是说,一个不定积分式子,可以使用多次分部积分法。
例题三、∫x arctanx dx
根据题目,为了使题目由繁化简,所以我们令其u=arctanx,再把dv表示出来进行公式代换就可以了。
这里大家需要注意的是,反正切函数的求导公式,才能推导他的不定积分。
到这里,我们可以将新的被积函数进行化简整理,然后再求不定积分就可以了。
通过化简x^2/(1+x^2)=1-1/(1+x^2),可以得到如下步骤。
到了这一步,我们的题目就差不多要做完了,大家可以看出,实际上就是求1/(1+x^2)的原函数有些难度,如果大家对反正切函数的导数记得,那么这个也不是难度,它的原函数实际上就是反正切函数。
分部积分法求不定积分,大家一定要学会找各部分的表达式,只有选对u和v,才能更好的由繁化简。
大家可以尝试着做一下上述的题目,有不会的留言讨论,或者私信给我发消息,我会单独讲解这几个课后练习题。