關(guān)于分部積分法的技巧或者說學(xué)生經(jīng)常疑惑的地方就是兩個:
2 學(xué)生已經(jīng)判斷出U和V了,但是接下來的積分過程比較慢,想要個快速展開分部積分表達(dá)式的方法。
首先我們要想清楚的是:分部積分應(yīng)用在哪些場景呢? 換句話說,在什么情況下,我們會考慮到使用分部積分?
主要有兩個原因:
1被積函數(shù)表達(dá)式出現(xiàn)了不同類型函數(shù)的乘積;
2 在1的基礎(chǔ)上,求udv的積分困難,但是求vdu的積分好求時。
基于以上兩點,我們的數(shù)學(xué)系前輩們發(fā)明了分部積分。
我們先弄明白了分部積分的誕生來源,接下來需要考慮的是,考試真題或者說平時做題過程中,都會遇到哪些類型的函數(shù)進(jìn)行相乘呢?
A. 如何快速判斷出U和V?
這個U和V就好像是兩個人一起干活,一個干求導(dǎo),一個干積分,現(xiàn)在的目標(biāo)是積分求出他們兩乘積的原函數(shù),你是主人,要協(xié)調(diào)好這兩個人,選出那個易于求導(dǎo)的U和還易于積分的V,讓他們干自己容易干的活。諾,你看,現(xiàn)在的情況是出現(xiàn)了dv(對v求導(dǎo))困難了,而對U求導(dǎo)比較簡單(du),因此才出現(xiàn)了分部積分公式。
就拿上面的那3個類型進(jìn)行說明吧,比如對于第一種類型,多項式和其他類型相乘時,我們選誰當(dāng)做U呢?當(dāng)然是選擇求導(dǎo)簡單的當(dāng)做U了,而多項式和三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)相乘時,很明顯對于多項式更容易求導(dǎo),因此我們選擇多項式做為U。
對于第二種類型,指數(shù)函數(shù)和三角函數(shù)相乘,這兩個求導(dǎo)和積分都差不多,選這個當(dāng)做U或者當(dāng)做V,都不是什么困難的事,這就是口訣為什么有 “反對冪三指”和“反對冪指三” 兩個版本的原因。
對于第三種類型,多項式和對數(shù)或者反三角在一塊,你這時候就要留意了,因為對于多項式來講,對它求導(dǎo)或者積分都不是什么困難的事,但是對于反三角函數(shù)來說,對它求積分好像確實是有點困難,反倒是對反三角求導(dǎo)比較簡單一些。因此,在類型3中,我們往往將對數(shù)和反三角函數(shù)作為U。
總結(jié)一下:當(dāng)我們碰到一個被積函數(shù)為兩個不同類型的相乘時,下意識要使用分部積分了,此時你可以不用背口訣,你就簡單的想,我讓誰去求導(dǎo)且剩下的那個人干積分還不是很困難,那我就選誰當(dāng)做U。
可以看出,這個表格的第一行是寫容易求導(dǎo)的人,對U不斷地求導(dǎo),第二行是寫容易積分的人,對V不斷地做積分,那么,根據(jù)表如何寫出下來的表達(dá)式呢?
口訣就是:“以U為起點,左上右下,錯位相乘,正負(fù)相間,最后一項寫積分”。
有同學(xué)會問:我求導(dǎo)到啥時候?正負(fù)號如何規(guī)定的?用這個表怎么寫展開式呢?
對于本題來講,第一行要對多項式求導(dǎo)至0,。正負(fù)號是這樣規(guī)定的,規(guī)定第一項為正,接下來是負(fù)號,就這樣按順序?qū)懢托?。表格的最后一項是積分,被積函數(shù)是U的最后一項和V的最后一項的乘積。按順序?qū)懲旰?,依次寫下去整理即可?/strong>
再看第二個例子:
由于三角函數(shù)在求兩次導(dǎo)后,會出現(xiàn)原型,因此,這類一般第一行“求導(dǎo)至循環(huán)”。
最后,再來第三個例子:
對于反三角函數(shù)或者對數(shù)函數(shù)做U求導(dǎo),一般只求一次導(dǎo),即求導(dǎo)至反三角符號和對數(shù)符號消失為止。
通過以上3個例子的介紹,相信大家對這個分部積分的推廣公式如何使用應(yīng)該有了一定的印象
總結(jié)一下:對于兩個不同的函數(shù)乘在一起做積分,我們就要權(quán)衡好誰來求導(dǎo)簡單一些,誰做積分更容易一些,然后用分部積分的推廣公式來展開。
大家可以不用死記硬背分部積分那么長的推廣公式,你就記住一點:我對第一行求導(dǎo),對第二行做相應(yīng)的積分,求導(dǎo)到什么程度呢?多項式一般是求導(dǎo)到0,三角函數(shù)一般是求導(dǎo)至循環(huán),反三角和對數(shù)是求導(dǎo)至符號消失,最后利用口訣:“以U為起點,左上右下,錯位相乘,正負(fù)相間,最后一項寫積分”的原則,就可以快速、正確的寫出分部積分的表達(dá)式!
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本章標(biāo)題:Alevel數(shù)學(xué):考上劍橋的同學(xué)都使用的積分技巧
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