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四个特殊函数的不定积分

下一节:有理分式函数的化简

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四个特殊函数的不定积分课程教案、知识点、字幕

好 刚才我们讨论的常见的

三种的不定积分的计算方法

第一换元法第二换元法

以及最后的一种分部积分的方法

那么我们现在具体来看一下

一类函数的不定积分

分式有理函数它的不定积分

那么我们在讨论一般的分式有理函数之前

我们先讨论四个模式的积分

实际上我们是

最后把一般的一个分式有理函数积分

转化成为四个模块的不定积分

所以我们先来讨论四个模块

哪四个模块

第一块就是一个常数A除以ax加上b

这个函数的不定积分

其中很显然a是不等于0

那么这么一个函数的不定积分

显然在积分表上都可以查出来

等于A除以a因为a不等于0

dxx加上b除a

也就等于A除以aln绝对值x加上b除a

加上常数C

这是我们讲的第一种特殊的不定积分

那么第二种特殊的不定积分

是A除以ax加上b的括弧的n次方

这个函数的不定积分

其中呢a是一个不等于0的一个数

n呢是大于等于1当然是正整数

是个正整数

那么我们来看看这个函数的

不定积分也不是太困难

等于A除以a的n次方拿出来之后dx

下面呢就是x加上a分之b的括弧的n次方

我们做一个很简单的变量代换

令x加a分之b如果说我们把它记成u的话

就等于A除以a的n次方

上面呢是du除以u的n次方

也就是等于A除以a的n次方

u的1减n次方除以1减n分之一

这里面n是大于1

因为n等于1的情况我们刚才已经讨论了

所以n是大于1的一个正整数

加上任意常数C

u等于什么u等于x加上a分之b的n

那么也就是最后的答案也就是1减n分之一

A除以a的n次方 u呢

就是x加上b除以a的1减n次方加上任意常数C

这是我们所讨论的

第二个模块的这么一种形式

A除以ax加上b括弧的n次方

n是大于1的一个正整数

a不等于0

这种形式函数的它的不定积分

我们来看看第三个模式

就是Bx加上D

除以px的平方加上qx加上rdx

其中我们要给条件

p当然是不等于0

因为p等于0底下是一个一次多项式

跟我们这个差不太多

而且是q平方减去四倍的pr要小于0

q平方减去四倍的pr小于0

本身就意味着分母作为一个二次多项式

是没有实根的

也就是在实数范围内这个二次多项式

是不可能做成两个一次多项式的因式分解的

我们来看看

它就等于我们把B拿出来之后

是x加上D除以B

我们假设B也不等于0

因为如果说B等于0的话

实际上来讲是一个更简单的一种情况

我们一定是会算的

除以px的平方加上qx加上r

也就等于B不定积分两倍的px加上q

然后呢除以两倍的p减去q

再加上D除以B乘上两倍的p

除以px的平方加上qx加上rdx

加q减q正好抵消

那么我把两倍的p拿下来

这边两倍的px

这个常数D除以B乘上两倍的p

这就是一个恒等变换

那问题就来了

为什么要凑成这么一个式子呢

我们把它拆开了之后

我们完全就可以看出来

两倍的p

前面那部分积分的话实际上就是

d(px平方加上qx加r)

除以px平方加上qx加上r

这就是为什么我们这要凑一个两倍的p

后面要凑一个q

就想凑成px平方加上qx加上r这个函数的微分

使得它的导数就等于上面那个

好剩下的部分我们把它的常数拿出来

B除以两倍的p乘上-q

加上D除以B乘上两倍的p

常数统统把它放下来

就变成了dxpx平方加上qx加上r

那第一个式子的不定积分马上就可以算出来

它就是一个对数函数

所以第一个式子

B除以两倍的p

ln的绝对值px的平方加上qx加上r

第一个式子的不定积分

第二个式子呢我们把常数放下来之后呢

我们来看看

两倍的p负的q加上D除以B乘上两倍的p

乘上我们把它的分母做配方

p乘上括弧x加上二倍的q除以p的平方

再加上四倍的p平方

上面呢是四倍的pr减去q的平方

这么一个式子

上面呢是dx

那么我们一看这个式子

我把p分之一提出来之后

实际上看上去就跟arctan差不多了

也就等于B除以两倍的p

ln绝对值px^2加上qx加上r

前面那一项

后面那个常数呢放在那

B除以两倍的p

乘上负的q加上D除以B乘上两倍的p

再乘上p分之一拿出来

后面呢就是再乘上把这个常数拿出来

上面是两倍的p

除以根号四倍的pr减去q的平方

arctan

x加上两倍的q除以p除以

根号四倍的pr减去q的平方

除以四倍的p的平方

加上任意常数C

所以呢这是我们要讲的

第三个模式的不定积分的计算

那么在这里面呢我们稍微用了一点点技巧

也就是说我配了一个

本来是x加上D除以B

配了一个两倍的px加上q

为什么要配呢

就是因为我们要凑成一个px^2加上qx加上r

这么一个函数的导数

把常数拿下来之后变成了dx

分母是px^2加上qx加上r

我们把分母这个函数做配方之后

我们可以得到这个式子

由这个条件我们可以知道

四倍的pr减去q平方除以四倍的p平方

这是一个大于0的一个数

我们把这个呢

再稍微做一点点的换元之后

我们可以用arctan

来表示这么一个函数的不定积分

所以变成一个对数函数

加上一个很复杂的一个常数

加上arctan再加上任意常数C

好我们刚才讲了三种特殊的不定积分的计算

那么我现在呢要讲

第四种特殊的不定积分的计算

在讲第四种之前

我们先给出一个所谓的递推公式

也就是说我们现在要算一个

跟自然数n有关的这么一个不定积分

比如说

In就是x平方加上a平方括弧的n次方分之一的

这么一个函数的不定积分

n呢当然是正整数

当n等于1的时候

我们很显然可以算出来的

那么I1呢就等于x平方加上a平方分之一

我们原来算过的一道题

我们可以知道它就等于a分之一的

arctan a分之x加上常数C

I1是我们已知的

我们来看看In

我们把它改写一下

改写成我们更容易看的一个不定积分

我们把前面那个函数叫做u(x)

我们把后面那个函数叫做v(x)

这不就是分部积分的时候u(x)

d(v(x))的形式

所以用一下分部积分我们可以知道

它就等于u(x)乘上v(x)

也就x除x平方加上a平方括弧的n次方

减去v(x)是x乘上u(x)的导数

-n乘上x平方加上a平方 n加1次方

上面呢是两倍x dx

用一次分部积分

我们把-n拿出来之后我们可以发现

它就等于

x除以x平方加上a平方的括弧的n次方

加上两倍的n乘上上面呢是x平方

x平方我改写成x平方加a平方减a平方

除以x平方加上a平方括弧的n加1次方的dx

x平方加a平方除以x平方加a平方的n加1次方

它实际上就是In

所以呢就等于

x除以x平方加上a平方加上两倍的n

乘上前面那一项就是In

后面那一项是减去两倍的n乘上a平方

后面那项就是In+1

后面那一项我把a平方作为常数拿出来之后

就是x平方加a平方括弧的n加1次方分之一的

不定积分

所以就是In+1

我把In写的稍微近一点

In和In+1的这么一个关系式

实际上就是关于In的一个递推公式

我们把它写的稍微更好看一点的话

是In+1就等于

x除以x平方加上a平方乘上两倍的na平方

再加上两倍的n减1

除以两倍的na平方 In

n可以是1 2 3 一直写下去

那么这就是一个关于In这个形式

这种积分的一个递推公式

In+1变成一个函数和一个In的一个组合

那么你可以想一想

In+1可以写成In

In是不是同样也可以写成In-1的一个组合

这样下去最后可以写成I1

I1当然我们已经给出了

等于a分之一arctan a分之x

加上常数C

所以这个递推公式可以

使得我们在有限的步骤下把In给算出来

我们用这个递推公式呢我们来算这个模式四

第四种模式的这么一种特殊情况的不定积分

就是我们的Bx加上D

除以px^2加上qx加上r括弧n次方 dx

刚才第三个模式我们写的是n等于1的情况

所以n等于1我们已经算出来了

现在我们要来看一看

n大于1又是正整数的情况

n是大于1的一个正整数的情况

我们跟刚才一样它就等于

B拿出来之后

里面是x加上D除以B

底下是px^2加上qx加上r的n次方 dx

也就等于B除以2p

上面是两倍的px加上q减去q

再加上D除以B乘上两倍的p

除以px^2加上qx加上r括弧n次方

那前面那一项跟我们模式三是一样的

就等于B除以两倍的p

上面呢是d(px^2+qx+r)

除以px^2加上qx加上r括弧n次方

如果你要再愿意做

用一下变量代换

令u等于px^2加qx加r

就是du除以u的n次方这不定积分

马上就可以出来了

后面那部分就等于

B除以两倍的p乘上负的q

加上D除以B乘上两倍的p

常数放下来

里面这个积分就等于

dx除以我把p的n次方拿下来之后

那么底下是里面是x加上q

除以二倍的p括弧的平方

加上四倍的p平方分之一乘上

上面应该是四倍的pr减去q的平方

这个函数的n次方

前面那个不定积分我们已经解决了

我们不需要去管它

这个常数我们也不需要去管它

实际上最后就剩这么一个不定积分

这个不定积分你做变量代换

令x加上q除以二倍的p等于u

a平方就等于四倍的pr减去q平方

除以四倍的p平方

做这么一个记号之后

实际上这个积分实际上就等于

du除以u平方加上a平方括弧的n次方

就等于这么一个积分

因为刚才我们已经强调过了

q平方减去四倍的pr应该小于0的

也就是说分母作为一个二次多项式

在实数范围内它是没有实的零点的

所以呢a平方一定是大于0的一个实数

这样的话a平方当然是成立的

du除以u平方加a平方括弧的n次方

或者说u平方加a平方n次方分之一的

这个函数的不定积分

刚才我们用了递推公式正好是

正好可以得到我们想要的结果

从一般的n递推到n-1 n-2

一直推推到最后n等于1的话是arctan

所以呢从这个意义上来讲我们这种模式

Bx加D除以px^2加qx加r

在我们刚才讲的条件下

这个模式的不定积分我们也已经做完了

微积分——极限理论与一元函数课程列表:

序言

-序言

--序言

第一章 实数与函数

-第一节 实数集的界与确界

--实数集的界

--实数集的确界

-第一节思考与练习

--思考题

--练习题

-第二节 函数的概念

--函数定义与函数图形

--分段函数与隐函数

-第二节思考与练习

--思考题

--练习题

-第三节 函数的运算

--函数的四则运算与复合运算

--函数的反函数

-第三节思考与练习

--思考题

--练习题

-第四节 函数的初等性质

--函数的有界性,奇偶性

--函数的周期性,单调性

--函数的凸性

-第四节思考与练习

--思考题

--练习题

-第五节 初等函数

--初等函数

-第五节思考与练习

--思考题

--练习题

-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线

--极坐标系与点的极坐标,极坐标方程表示的几种曲线

--参数方程表示的几种曲线

第二章 极限论

-第一节 数列极限的概念与性质

--数列的概念,数列极限的概念(1)

--数列极限的概念(2)

--数列极限的性质及四则运算法则

--无穷大量

-第一节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第一节思考与练习

-第二节 数列极限存在的充分条件

--数列极限存在的充分条件

--单调有界收敛定理

-第二节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第二节思考与练习

-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--区间套定理与Bolzano定理

--Cauchy收敛准则

-第三节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第三节思考与练习

-第四节 函数极限的概念与性质

--函数极限的概念

--函数极限的性质

-第四节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第四节思考与练习

-第五节 函数极限的运算

--函数极限的四则运算与复合函数的极限

--夹逼定理与重要极限

-第五节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第五节思考与练习

-第六节 无穷小量及其(阶的)比较

--无穷小量与无穷大量的概念与性质

--无穷小量的比较

-第六节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第六节思考与练习

第三章 连续函数

-第一节 连续函数的概念与性质

--函数在一点连续的概念

--间断点的分类

--连续函数的性质

--连续函数的运算与初等函数的连续性

-第一节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第一节 思考与练习

-第二节 闭区间上连续函数的性质

--闭区间上连续函数的性质

-第二节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第二节 思考与练习

-第三节 函数的一致连续性

--一致连续的概念

--一致连续的必要条件

--闭区间上连续与一致连续的等价性

-第三节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第三节 思考与练习

第四章 导数与微分

-第一节 导数与微分的概念

--导数的概念

--单侧导数、可导与连续的关系

--导数的几何意义

--微分概念

-第一节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习

-第二节 导数与微分的运算

--导数的四则运算

--复合函数的求导法(链导法则)

--反函数求导法

-第二节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习

-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数

--几种特殊函数的求导法

--参数方程求导法与对数求导法

--高阶导数

-第三节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习

第五章 导数应用

-第一节 微分中值定理

--Fermat定理

--Rolle定理

--Lagrange中值定理

--Cauchy中值定理

-第一节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第一节 思考与练习

-第二节 L'Hospital 法则

--0/0型不定式

--∞/∞型不定式

--其他形式的不定式

-第二节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第二节 思考与练习

-第三节 函数的单调性与极值

--函数的单调性

--函数的极值

--函数最值的求法

-第三节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第三节 思考与练习

-第四节 函数的凸性与拐点

--函数凸性的判别法

--拐点

--曲线的渐近性

-第四节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第四节 思考与练习

-第五节 Taylor 公式

--带有Peano型余项的Taylor 公式

--带有Lagrange型余项的Taylor公式

--Maclaurin公式

--Taylor公式的应用(一)

--Taylor公式的应用(二)

-第五节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第五节 思考与练习

第六章 原函数与不定积分

-第一节 概念与性质

--原函数的概念

--原函数存在的充分条件

--6-1视频纠正

--原函数存在的必要条件

--不同原函数之间的关系

--不定积分的概念与性质

--简单函数求不定积分

-第一节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习

-第二节 换元积分法

--第一换元法

--第二换元法

-第二节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习

-第三节 分部积分法

--分步积分法

-第四节 有理函数的积分

--四个特殊函数的不定积分

--有理分式函数的化简

--html

--有理分式函数的不定积分

--三角有理函数化成分式有理函数

--三角有理函数的不定积分

--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习

-第五节 简单无理式的积分

--无理函数的有理化

--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习

第七章 定积分

-第一节 积分概念与积分存在条件

--定积分的概念

-- 函数的可积性

--第七章 定积分--第一节思考与练习

-第二节 定积分的性质

--定积分的性质

--定积分性质的应用

-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式

--变上限积分

--复合变限积分

--变限积分所定义的函数

--Newton-Leibniz公式

--定积分的计算

--第七章 定积分--第三节思考与练习

-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法

--定积分的计算-换元法

--定积分的计算-分部积分法

--分段函数定积分的计算

--第七章 定积分--第四节思考与练习

-第五节 定积分的几何应用

--平面区域的面积

--曲线的弧长

--平面曲线的曲率

--旋转体体积与表面积

--第七章 定积分--第五节思考与练习

-第六节 定积分的物理应用

--物理应用简介

-第七节 反常积分

--反常积分

--非负函数无穷积分的收敛性

--一般函数无穷积分的收敛性

--其他无穷积分

--无界函数的反常积分---瑕积分

--无界函数、无界区间上的反常积分

--第七章 定积分--第七节思考与练习

第八章 级数

-第一节 数项级数的概念与性质

--8-1 数项级数的概念

--8-2 级数收敛的概念

--8-3 级数收敛的性质

--8-4 级数收敛的Cauchy准则

--8-5 正项级数的概念

--8-6 正项级数的比较判别法

--8-7 正项级数的比阶判别法

--8-8 正项级数的比值判别法

--第八章 级数--第一节 思考与练习

-第二节 正项级数的收敛判别法

--正项级数的根式判敛法

--正项级数的积分判别法

--第八章 级数--第二节 思考与练习

-第三节 任意项级数

--交错项级数

--交错项级数判敛举例

--绝对值判敛法

--绝对收敛与条件级数收敛的性质

--绝对收敛级数的交换律

--条件收敛级数的Riemann定理

--第八章 级数--第三节 思考与练习

-第四节 函数级数

--函数项级数的概念、逐点收敛性

--函数项级数的一致收敛性-概念

--函数项级数的一致收敛性-判断

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(2)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(3)

--第八章 级数--第四节 思考与练习

-第五节 幂级数

--Abel判别法

--收敛半径与收敛域

--幂级数的分析性质

--无穷可导函数的幂级数展开

--幂级数求和

--第八章 级数--第五节思考与练习

-第六节 傅里叶级数

--三角函数的正交性

--奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓

--其他函数的周期函数的形式Fourier展开

--Fourier级数的收敛性

--第八章 级数--第六节思考与练习

四个特殊函数的不定积分笔记与讨论

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