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上 的 质 因 式 分 解 式 为 :
Q ( x ) b 0 ( x a ) ( x 2 p q x ) ,(p2 4q0)
,为正整数 , 则P(x) 可唯一的分解:为
Q(x)
Q ( x ) b 0 ( x a ) ( x 2 p q x ) ,(p2 4q0)
P(x) Q(x)
(
x
A
1
a
)
A2 ( x a)1
(x
A
个常数待定
a )1
(
M1xN1 x2 px q
)
M2xN2 (x2 pxq)1
MxN x2 pxq
2个常数待定
其中Ai诸 ,Mi,Ni都是常 ,可由数 待定系数法确定 , 式 中 每 个 分 式P叫(x做 )的部分分式(最简分式).
Q(x)
用此定理有理函数的积分就易计算了. 且由下面的例题可看出:
有理函数
多项式 + 真分式
相除
分解
若干部分分式之和
多项式 真分式
例
x
3 x2
x
1
1
x
1 x2 1
多项式的积分容易计算. 只讨论:
真分式的积分.
对一般有理真分式的积分,代数学中下述定理 起着关键性的作用. 定理 任何有理真P分 (x)式 均可表为有限
Q(x)
部分分式的和 . 如果分母多Q(项 x)在 式实数域
(1)
A dx; xa
(2)(xAa)ndx;
(3)x2AxpxBqdx;
其中A,B, a, p, q都为常数, n为大于1的正整数.
并设 p2 4q0.
二、简单无理函数的积分
类型 R(x,nax b) R(x, nax b )
t
cx e
t
解决方法 作代换去掉根号.
例
1 x
1 x dx x
解
令
1 x x
取 x 1, 4 A B C 1B1,C2.
x(
1 x
1)2
1 x
(
2 x
x 1)2
1x(x11)2
1. x1
x(x11)2dx1 x(x 11)2x1 1dx
1 xd x(x 11)2d xx1 1dx
ln|x|1 ln|x1|C. x1
注 任意有理真分式的不定积分都归纳为下列
几种典型部分分式的积分之和
dx
,
dx ,
1 x4
1x3dx,1 k 2 s2 ix 分析等领域
有重要应用的积分,都属于“积不出”的范围.
一、有理函数的积分
有理函数的定义
两个多项式的商表示的函数
P(x) Q(x)
a0xna1xn1 an b0xmb 1xm 1 bm
x
2 2x
2u 1 u2
2
2
1 tan 2 x
cos x
2 sec 2 x
1 1
tan tan
2 2
x
2 x
1 u2 1 u2
2
2
sinx12uu2 ,
cosx11uu22 ,
2 dx1u2
du
R(six,n cox)sdx R1 2uu2,11 u u2212u2du
x3 dx 5x6
x52x63dx
5x1 2dx6x1 3dx
5ln x26ln x3C
例 求
1 x(x 1)2dx.
解
x(
1 x 1 )2
A x
(Bx x1)C2 ,
二次质因式
1 A (x 1 )2 B x 2 C x ( 1 )
代入特殊值来确定系数 A,B,C 取 x0, A1 取 x1, BC1
t,
1 x x
t2,
x
t
2
1
1
,
2tdt
dx (t2 1)2
原式=
(t21)t(t22t1)2dt 2
t 2dt t2 1
21t211dt2tlntt 11C回代
21 xxln x 1 xx1 2 C
例
xex
dx ex 1
解 令 ex1t, ext21, xlnt2(1),
例 求
x3
x2
dx 5x6
解
x2
x3 5x
6
x3 (x2)(x3)
A x2
x
B
3
因式分解 x 3 A (x 3 ) B (x 2 )
x 3 (A B )x (3 A 2 B )
比较系数
A(3A B21,B)3,
A B
5 6
x2
x3 5 6 5x6 x2 x3
x2
其中m、n都是非负整;数
a0,a1, an及 b0,b1, bm都是,且 实 a0数 0,b00.
假定分子与分母之间没有公因式
(1) nm , 真分式;
(2) nm , 假分式.
Q P ( (x x ) )b a 0 0 x x m n b a 1 1 x x m n 1 1 b a m n 1 1 x x a b n m
dx t22t 1dt
原式
(t2
1)ln(t2 1) t
2t t2
1
dt
2lnt2(1)dt 分部积分
uv
2tlnt2(1)2 t12tt2dt
2tlnt2(1)4t 4arct tC a回n代
2 x e x 1 4 e x 1 4 are x c 1 tC a
三、三角函数有理式的积分
有理函数的积分是初等函数.
注 系数的确定,一般有三种方法: (1) 等式两边同次幂系数相等; (2) 赋值; (3) 求导与赋值结合使用.
例 求
x3 x1 假分式 x2 1 dx
解 由多项式除法,有
x3 x 1 x2 1
x
1 x2 1
原
式 xdxxd 2x1
x2 2
arc
taxnC
说明:当被积函数是假分式时,应把它分为 一个多项式和一个真分式,分别积分.
对 R (sx i,n cox)sdx. 由三角学知识
可用 tan x 表示. 2
可通过变换
u
tan
x 2
化为有理函数的积分.
事实上,由
u
tan
x 2
半角变换(或称万能代换)
则
x2arctau,ndx
2 1 u2
du
sin x2sin xcoxs 22
2 tan sec 2
x
2 x
2 tan 1 tan
三角有理式的定义:
由三角函数和常数经过有限次四则运算
构成的函数. 一般记为 R(sx i,n cox)s
如 1sinx ,
1
,
1.
sinx(1cosx) sinxtanx 5 4sin2x
对于三角函数有理式的积分, 曾用换元法
和分部积分法讨论过一些. 是否任何一个三角函数有理式的积分都有
原函数 回答是肯定的.
关于特殊函数的不 定积分
第三节 几种特殊函数的 不定积分
一、有理函数的积分 二、三角函数有理式的积分
三、简单无理函数的积分
基本积分法: 直接积分法; 换元积分法;
分部积分法.
求导 初等函数
初等函数
积分
例如,下列函数积分都不是初等函数
ex2dx,
sin xdx, x
sinx2dx,
1 ln x