当前位置：文档之家 › 换元法

换元法

  • 格式：pdf
  • 大小：352.16 KB
  • 文档页数：12

下载文档原格式

  / 12

合集下载

初中数学 什么是换元法

初中数学 什么是换元法

初中数学什么是换元法换元法是一种在初中数学中常用的解题方法，特别适用于一些复杂的方程或不等式的求解过程。

通过引入一个新的未知数或进行一定的代换，可以将原问题转化为更简单的形式，从而更容易求解。

下面我将为您详细介绍换元法的定义、原理以及应用方法。

一、换元法的定义换元法是指通过引入一个新的未知数或进行一定的代换，将原问题转化为更简单的形式，从而更容易求解的解题方法。

通过将问题中的变量进行替换，可以改变问题的形式，使其更易于处理。

换元法在解方程、求不等式的最值、证明等问题中都有广泛的应用。

二、换元法的原理换元法的原理是通过引入一个新的未知数或进行一定的代换，将原问题转化为更简单的形式。

新的未知数或代换的选择通常是根据问题的特点和需要来确定的。

通过合理的选择，可以使问题的形式更简单，从而更容易求解。

三、换元法的应用方法换元法的应用方法可以根据具体问题的不同而有所变化。

下面我将分别介绍在解方程、求不等式的最值以及证明中的换元法应用方法。

1. 解方程：a. 对于一元一次方程，可以通过引入新的未知数或进行代换，将其转化为更简单的形式。

例如，对于方程2x + 3 = 7，可以引入新的未知数y = 2x + 3，转化为y = 7，进而求得x的值。

b. 对于一元二次方程，可以通过引入新的未知数或进行代换，将其转化为更简单的形式。

例如，对于方程x^2 + 3x + 2 = 0，可以引入新的未知数y = x + 1，转化为y^2 + 2 = 0，进而求得x的值。

2. 求不等式的最值：a. 对于一元一次不等式，可以通过引入新的未知数或进行代换，将其转化为更简单的形式。

例如，对于不等式2x + 3 > 5，可以引入新的未知数y = 2x + 3，转化为y > 5，进而求得x的取值范围。

b. 对于一元二次不等式，可以通过引入新的未知数或进行代换，将其转化为更简单的形式。

例如，对于不等式x^2 - 4x + 3 > 0，可以引入新的未知数y = x - 2，转化为y^2 - 1 > 0，进而求得x的取值范围。

函数换元法

函数换元法

函数换元法
换元法：
1. 什么是换元法：换元法是一种数学技术，它可以利用组合的非线性函数，将一个复杂的多项式等，改为一幅图形或一个等式，从而得到原始式的解。

2. 换元法的基本原理：
（1）先将所给方程转化为应用换元法可解的形式，
（2）求出具体的图像，
（3）根据图像确定各变元的取值。

3. 换元法的优点：换元法可以有效地解决复杂的数学问题，使之变得更易懂，从而节省时间和精力，更简单、更直观地解决数学问题。

4. 换元法的应用场景：换元法的应用场景延伸至多个学科，如物理、机械、电子、结构力学等学科。

其常用在方程式求解、求最值、初值问题求解，以及线性程序规划等中。

5. 换元法的存在问题：
（1）首先，要求求解问题对参数求解必须可以调整到换元法可行条件之下。

（2）其次，如果变量维度较高，或者参数曲线存在多个解，这就会使用换元法变得比较复杂，时间和精力成本不可控制，从而导致求解的困难。

换元法

换元法

2 sin xd (sin x ) sin x C ;
2
解（三） sin 2 xdx 2 sin x cos xdx
2 cos xd (cos x ) cos x C .
2
1 dx . 例2 求 3 2x
解
1 1 1 dx d ( 3 2 x ), 3 2x 2 3 2x
x 例4 求 dx . 3 (1 x ) x x 11 1 dx [ dx ]d (1 x ) 解 3 3 2 3 (1 x ) (1 x ) (1 x ) 1 1 C. 2 1 x 2(1 x ) dx 1 dx dx 类似地 ( ) 2 2 1 x 1 x 1 x 1 1 d (1 x ) d (1 x ) 1 x ( ) ln | 1 x | C . 2 2 1 x 1 x
x ln | tan | C ln | csc x cot x | C . 2 （使用了三角函数恒等变形）
解（二） csc xdx
1 sin x dx 2 dx sin x sin x
1 d (cos x ) u cos x 2 1 cos x 1 1 1 1 du du 2 1 u 2 1 u 1 u
2 2
32 sin t cos tdt 32 sin t (1 cos t ) cos tdt
3 2
32 (cos2 t cos 4 t )d cos t 1 1 5 3 32( cos t cos t ) C 3 5 4 1 2 3 2 5 4 x 4 x C. 3 5
1 dx . 例10 求 1 cos x 1 1 cos x 解 dx dx 1 cos x 1 cos x 1 cos x 1 cos x 1 cos x dx dx 2 2 1 cos x sin x 1 1 2 dx 2 d (sin x ) cot x 1 C . sin x sin x sin x

高等数学-4_2换元法

高等数学-4_2换元法
4
（2） tan x d x
3
解(1): 原式 sec2 x sec2 x d x


(tan
(tan
1 3
3
2
x 1) sec x d x
2
2
x 1) d (tan x )

tan x tan x C
sec x d x d (tanx )
2
机动
目录
上页
下页
下页
返回
结束
例7. （1）

sec
2
x x
dx
2
（2）
xd
dx x (1 x )
解 (1) 原式 = (2) 原式 =
2
sec
x 2tan x 2
x c
1 d x
2
(1 x ) d
1
1 (
x)
2
2arctan
1 x d x 2d
x c
2 a x b)
x
x
x
1 e x e (1 ) dx x 1 e x e dx dx x 1 e
x

(1 e ) e
dx
e d x de
x
x
d (e 1 )
x
x ln(1 e x ) C
机动
目录
上页
下页
返回
结1 x

1 2
x
d(
1 2
2
x ) 2e
1

1 2
x
c
（4）
dx
2
1 d( 1 3 x )
（1 3 x )

换元法

换元法

例6. 求
e3
x
x
dx .
3 x
2 3 x 解: 原式 = 2 e d x e d(3 x ) 3 2 3 x e C 3
例7. Байду номын сангаас sec 6 xdx .
解: 原式 = (tan 2 x 1) 2 d tan x d x sec 2
(tan 4 x 2 tan 2 x 1) dtan x
第一类换元法 第二类换元法
一、第一类换元法
定理1. 设 f (u ) 有原函数 , u ( x) 可导 , 则有换元
公式
f (u )du
即
u (x)

f [ ( x)] ( x)dx f ( ( x))d ( x)
(也称 凑微分法)
例1. 求
解:
1 dx 2 x a 1 ( a )2 x 1 令 u , 则 du d x a a 1 1 du arctan u C 2 a a 1 u
(3) 统一函数: 利用三角公式 ; 配元方法
(4) 巧妙换元或配元
思考与练习
1. 下列各题求积方法有何不同?
dx dx ( 2) (1) 4 x 4 x2 x d(4 x 2 ) (3) dx 1 2 4 x2 4 x2 x2 (4) dx 4 x2 dx 1 1 (5) 2 2 x 2 x 4 x dx (6) 4x x2
sin x dcos x cos xdx cos x
类似
cos x dx d sin x sin x sin x
例4. 求 解:
1 ( x a) ( x a) 1 1 1 1 ( ) 2 2 2a ( x a)( x a ) 2a x a x a x a

换元法

换元法

换元法换元法的概念解数学题时，把某个式子看成一个整体，用一个变量式去代替它，从而使问题得到简化，这叫换元法。

还原的实质是转化，关键是构造元和设元，理论依据是等量代换，目的是变换研究对象，将问题移值新对象的只是背景中去研究，从而使非标准型问题标准化，复杂问题简单化，变得容易处理.换元法又称辅助元素法、变量代换法。

通过引进新的变量，可以把分散的条件联系起来，隐含的条件显露出来，或者把条件与结论联系起来。

或者变为熟悉的形式，把复杂的计算和推证简化。

它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式，在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。

换元的方法有：局部换元、三角换元、均值换元等。

局部换元又称整体换元，是在已知或者未知中，某个代数式几次出现，而用一个字母来代替它从而简化问题，当然有时候要通过变形才能发现。

例如解不等式：4＋2－2≥0，先变形为设2＝t （t>0），而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题。

例题1.计算：(10876312)(876312918)(10876312918)(876312)++⨯++-+++⨯+ 答：设876312,876312918x y =+=++原式(10)(10)()109180x y y x y x =+⨯-+⨯=-⨯=2.计算()1234567892123456789012345678912⨯-解：设1234567891a =， 原式2(1)(1)1a a a =--+= 3.⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++947458358739207378947458358739126621207378947458358739947458358739126621 解：设621739458739458,126358947358947a b ⎛⎫⎛⎫=++=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭原式378378378621378()()()9207207207126207a b a b a b =⨯+-+⨯=-⨯=⨯=4.11111111111111(1)()(1)()23423452345234+++⨯+++-++++⨯++ 解：设111234a =++，则原式化简为：1111(1555a a a a +(+)(+)-+)= 5.1111111111112200723200822008232007⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++⨯+++-+++⨯+++ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭解：令1122007a ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭，111232008b ⎛⎫=+++ ⎪⎝⎭ 原式1(1)(1)2008a b b a b ab a ab b a =+⨯-+⨯=+--=-=6.42)113(1132=+-+⋅+-x x x x x x 解方程. .23,23,6,1,23,23,6,16776,7,604213131131-13)(42)(,1-134321432121222都是原方程的根经经验所以或即解的的两根是方程，由韦达定理，知又因为则原方程变形为解：设-=+===-=+===⎩⎨⎧=+=⎩⎨⎧=+===++-+=++++=++=+=+x x x x x x x x y x xy y x xy z z z z y x xy x x x x x y x xy y x xy y x x。

定积分的换元法


换元法的步骤
确定换元变量
根据定积分的被积函数和积分限，选择合适 的换元变量。
计算新定积分
将原定积分的积分变量替换为新变量，并计 算新定积分的值。
建立新变量与原变量的关系
根据选择的换元变量，建立新变量与原变量 的关系式。
还原原定积分
将新定积分的值还原为原定积分的值。
换元法的应用范围
简化计算
通过换元法，可以将复杂的定积分转化为简单 的定积分，从而简化计算过程。
解决特殊问题
对于一些特殊形式的定积分，通过换元法可以 找到更有效的求解方法。
推广定理
换元法还可以用于推广某些定积分的定理和性质。
03
定积分的换元法实例分析
三角函数换元法
总结词
通过将自变量替换为正弦或余弦函数，可以将原函数转化为易于积分的三角函数形式。
详细描述
假设被积函数为$f(x)$，选择一个角$\theta$，使得$x = \cos\theta$或$x = \sin\theta$，将原函数转化为关 于$\theta$的三角函数形式，再利用正弦或余弦函数的性质进行积分。
详细描述
假设被积函数为$f(x)$，选择一个变量$t$，使得$x = e^t$，将原函数转化为关于$t$的指数函数形式 ，再利用指数函数的性质进行积分。
04
定积分的换元法在解题中的应用
利用换元法求定积分
三角换元法
对于形如$\int \sqrt{a^2 - b^2} dx$的 定积分，可以令$x = a\cos\theta, y = b\sin\theta$进行换元，化简为$\int \sqrt{a^2 - b^2} d\theta$的定积分。
06
定积分的换元法的应用前景与发 展趋势

换元法(培优篇)

换元法方法要点】换元法又称辅助元素法、变量代换法。

常见形式是把某个式子看成一个整体，用一个变量去代替他，从而使问题得到简化。

通过引进新的变量，可以把分散的条件练习起来，隐含的条件显露出来，把条件与结论练习起来；或则可以将问题转化为常见的形式，把复杂的计算和推证简化。

一、换元的实质是转化，关键是构造元和设元，理论依据是等量代换，目的是变换研究对象，将问题移到新对象的知识背景中去。

他可以“化高次为第次、划分式为正式、化无理式为有理式、化超越式为代数式、等”换元的原则：应遵循有利于计算，有利于标准化的原则，还原后要注意新变元的取值范围，一定要使新变元范围对应于原变元的取值范围，不能放大或缩小。

典例精析】1、已知,14,.22=++∈xy y x R y x 则2x+y 的最大值______________2、实数x 、y 满足minm 222211,,5454S S y x S y xy x ax ++==+-求设的值3、实数a 、b 、c 满足a+b+c=1，求222c b a ++的最小值4、实数x 、y 满足()()1161912=++-y x ，若x+y-k>0恒成立，求k 的取值范围5、对所有实数x ，不等式()()0log log 2log 22412122142>+++++a a a a a a xx x 恒成立，求a 的取值范围6、已知方程组20142015201421201532120153211.................11x x x x x x x x x x x x x 求⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=-=同步练习】1、设实数x ，y 满足0122=-+xy x ，则x+y 的取值范围是______________2、不等式()()2log log 222121<∙--+x x x的解集是___________3、方程33131=++-xx的解是_________________4、已知x y x 4422=+，则x+y 的取值范围是___________5、函数y=2x-1+x 的值域6、已知2121,1,0,0+++=+≥≥b a b a b a 则的取值范围是____________7、函数2412x x x y --++=的值域是___________8、给定数列{n x }，∑=+-+==2015111,313,1n n n n n x x x x x 则且=________________。

换元法用法

换元法用法换元法是微积分中的一种重要的求积方法，常用于解决一些特定形式的积分问题。

它通过引入新的自变量替代原积分中的自变量，从而将原本复杂的积分式转化为更简单的形式，进而求解。

换元法的基本思想是，通过选择合适的新的自变量替代原来的自变量，使得积分式的形式更加简单。

一般来说，换元法适用于具有以下特点的积分：1. 积分式中的被积函数可以通过某种函数关系表示，例如三角函数、指数函数等；2. 积分式中的自变量与被积函数之间具有某种关系，例如自变量的导数与被积函数成比例等。

具体来说，换元法的步骤如下：1. 选择合适的新自变量。

根据被积函数的特点，选择合适的新的自变量进行替换。

一般来说，选择新自变量可以使得被积函数在新自变量下的形式更加简单，例如通过三角函数的关系进行替换。

2. 计算新自变量对应的微分。

根据新自变量和原自变量之间的关系，计算新自变量对应的微分，即求出原自变量与新自变量的关系式，并对该关系式求导。

3. 将原积分式转化为新的积分式。

根据新自变量的定义和微分的计算结果，将原积分式中的自变量和微分进行替换，得到新的积分式。

4. 求解新的积分式。

根据新的积分式的形式，进行求解。

由于经过换元法的替换，新的积分式往往更加简单，可以采用更直接的方法进行求解，例如常用的积分公式、部分分式分解等。

需要注意的是，换元法不是解决所有积分问题的通用方法，只适用于具有特定形式的积分。

在使用换元法时，需要根据被积函数的特点和积分式的形式，选择合适的新自变量进行替换，才能得到有效的结果。

同时，对于一些复杂的积分问题，可能需要多次换元才能得到最终的结果。

高等数学换元法

第二节 换元积分法
一、第一类换元法 二、第二类换元法
第四章
基本思路
设 F (u ) f (u ) , 可导, 则有
( F[ ( x)]) f [ ( x)] ( x)
F[ ( x)] C F (u ) C
f (u )du
f ( ( x))d ( x )
例：
1
dx x
例二类换元法主要是解决有根号而不能用直 接积分、凑微分解决的问题

dx x

cos x x
dx
例16. 求
a 2 x 2 dx (a 0) .
解: 令 x a sin t , t ( , ) , 则 2 2
2 2 2 2 2
三角换元
xsin x sin x dx x sin x cos x C
思考: 如何求
原式 x 2 d ( cos x)
( cos x )dx 2
例2. 求 x ln x dx .
解:
x2 原式 = ln xd ( ) 2 2 x 1 2 x ln x d ln x 2 2 1 1 2 x ln x x dx 2 2 1 2 1 2 x ln x x C 2 4
a x a a sin t a cos t dx a cos t d t
a cos t a cos t d t a 2 cos 2 t d t ∴ 原式
t sin 2t C a 2 4 x a2 x2 sin 2t 2 sin t cos t 2 a a x 1 a2 arcsin x a 2 x 2 C 2 a 2
u ( x )
u ( x )
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

二 代数换元：主元；均值代换
1 例4 已知abc都是实数且a+b+c=1求证a2+b2+c2≥ 3
练习
已知 x+y=1 求证 x2+y2≥ 1／2 已知 x+y+z+d=1 求证 x2+y2+z2+d2≥ 1／4
小结:
用换元法证明不等式 ，一定 要注意换元的等价性 ，不仅要使 变量间的关系不变 ，还要使各个
变量的允许范围不变.
∵︳cos(A-B) ︳≤1
∴√2≤ax+by≤√ 2
常用代换方法
x2+y2=r2
x=r cosθ y=rsinθ
x2+y2<R2
x=rcosθ y=rsinθ 0<r<R
x2 y2 a2 +b2
=1
1-x2
x=acosθ y=bsinθ x=cosθ 0≤θ≤π
√1+x2
x=tanθ或x=cotθ
股票基础入门知识 / 股票基础入门知识
一、三角换元
例1 :已知 a 2 b 2 1, x 2 y 2 2 , 求 ax by 的取值范围 .
证明 设 a=sinA b=cosA x=√2sinB y=√2cosB 则 ax+by=√2sinA sinB+√2cosA cosB =√2cos(A-B)
√x2-1
x=secθ或x=cscθ
x+y=1 x>0 y>0 x=cos2θ y=sin2θ
注意点：角的范围与半径的范围
例2.(1)求证 : 1 x 1 x2 1 .
2
2
(2)已知 a 2 b.
练习
已知 1≤x2+y2≤2 求证 1／2≤x2-xy+y2≤3
证明 设 a=sinA b=cosA x=sinB y=cosB 则 ax+by=sinA sinB+cosA cosB =cos(A-B)
∵︳cos(A-B) ︳≤1
∴-1≤ax+by≤1
换元法
学习目标
1理解掌握换元法的基本原理和思路 2 掌握常用的代换方法,提高灵活应变的解题能力
边发出“哈呵”的仙响！！超然间Ｒ．拉基希门童狂速地让自己仿佛樱桃般的腿隐出海蓝色的露水声，只见他歪斜的亮黄色细小竹竿一样的胡须中，萧洒地涌出九串下 巴状的阳台，随着Ｒ．拉基希门童的晃动，下巴状的阳台像勋章一样在掌心中温柔地折腾出飘飘光波……紧接着Ｒ．拉基希门童又连续使出二式凶鱼露水思，只见他圆 圆的卷发中，轻飘地喷出九片旋舞着『金火骨神哑铃珠』的瓜子状的手臂，随着Ｒ．拉基希门童的旋动，瓜子状的手臂像榛子一样，朝着壮扭公主饱满亮润如同红苹果 样的脸疯滚过来……紧跟着Ｒ．拉基希门童也神耍着法宝像鸭掌般的怪影一样朝壮扭公主疯抓过来壮扭公主突然把齐整严密特像两排闸门一样的牙齿甩了甩，只见七道 闪烁的活似牙签般的蓝烟，突然从结实丰满的胸部中飞出，随着一声低沉古怪的轰响，水红色的大地开始抖动摇晃起来，一种怪怪的火球毒跳味在优美的空气中飞舞… …接着跳动的犹如神盔模样的棕褐色短发连续膨胀疯耍起来……极像紫金色铜墩般的脖子透出暗紫色的阵阵幽雾……极像波浪一样的肩膀透出土黄色的隐约幽音。紧接 着像深白色的万须海滩鹤一样怒笑了一声，突然搞了个倒地狂舞的特技神功，身上瞬间生出了四十只活像石塔般的银橙色眉毛……最后摆起夯锤一般的金刚大脚一摆， 轻飘地从里面射出一道鬼光，她抓住鬼光阴森地一转，一样亮晶晶、亮光光的法宝¤天虹娃娃笔→便显露出来，只见这个这件玩意儿，一边收缩，一边发出“呜呜”的 余音。！超然间壮扭公主狂速地让自己刚劲有力的粗壮手指飘舞出暗紫色的门柱声，只见她如同红苹果样的脸中，猛然抖出九片摇舞着¤天虹娃娃笔→的手臂状的面包 ，随着壮扭公主的抖动，手臂状的面包像斑马一样在掌心中温柔地折腾出飘飘光波……紧接着壮扭公主又连续使出八千三百七十三派浪马风车梦，只见她异常结实的手 臂中，快速窜出九团转舞着¤天虹娃娃笔→的蜈蚣状的怪毛，随着壮扭公主的转动，蜈蚣状的怪毛像奶酪一样，朝着Ｒ．拉基希门童彪悍的淡黄色馅饼一样的脸疯勾过 去……紧跟着壮扭公主也神耍着法宝像鸭掌般的怪影一样朝Ｒ．拉基希门童疯踢过去随着两条怪异光影的猛烈碰撞，半空顿时出现一道春绿色的闪光，地面变成了亮青 色、景物变成了墨灰色、天空变成了暗黄色、四周发出了浪漫的巨响！壮扭公主饱满亮润如同红苹果样的脸受到震颤，但精神感觉很爽！再看Ｒ．拉基希门童瘦弱的仿 佛玉葱般的手臂，此时正惨碎成门槛样的浓黑色飞烟，加速射向远方Ｒ．拉基希门童疯哭着飞速地跳出界外，狂速将瘦弱的仿佛玉葱般的手臂复原，但元气已受损伤抓 壮扭公主：“哈
复习:
1 s in 2A +cos2A=1 2 1+tan2A=sec2A 3 1+cot2A=csc2A 4 cos(A-B)=cosAcosB+sinAsinB 5 Sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB
引入 :已知 a 2 b 2 1, x 2 y 2 1, 求证 : 1 ax by 1.