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关于定积分求解的一个注记

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关于定积分求解的一个注记
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【摘 要】定积分是微积分学教学中的重点与难点,它的求解方法与技巧有很多,本文主要以实例分析的形式谈谈定积分求解的一个注记。

【关键词】换元法;区间再现;分部积分法

中图分类号:O177.6 文献标识码: A 文章编号: 2095-2457(2018)08-0069-001

A Note on Solving Definite Integral

LI Qing-juan

(Dalian University of Finance and Economics,Dalian Liaoning 116622,China)

【Abstract】Definite integral is a key and difficult point in the calculus teaching.There are many methods and techniques for solving it. This article mainly discusses a definite integral solution in the form of case analysis.

【Key words】Substitution method; Interval reproduction; Fractional integration method

定积分是积分学的一个重要组成部分,它在自然科学与生产实践中有着非常广泛的应用,因此定积分的计算与应用都是积分学教学中的重c。定积分的计算方法与技巧非常之多,除了常用的方法如换元法、分部积分法、递推公式法、有理函数的积分法等等,有时还可以利用函数的奇偶性,周期性、对称性等求解相应的定积分。其中,定积分的换元法主要有凑微分(第一换元法)、三角代换、根式代换,倒代换等。在利用换元法计算定积分时,我们发现有一类题目可在换元的过程中采用区间重现的方法求解,我们可将此方法进行推广。

例1:计算I= dx

解:从被积函数的形式来看,采用换元法,为了在换元的过程中,积分区间不变,故

令x=π-t,x=0,t=π;x=π,t=0.

I=- dt= dt=- dx=-I所以I= .

例2:计算I= dx

解:此题与例1相同,采用换元法,并保证上下限的数值不变,只需做如下变量代换

令x=-t,x=-2,t=2;x=2,t=-2.

I=- dt= dt= dt= dx=I1,

又I+I1= x2dx= ,所以I= .

例3:计算I= dx

解:令x= -t,x=0,t= ;x= ,t=0.

I= d -t,

= dt= dx=I

又I+I1= dx= ,所以I= .

注:此题也可以采用三角有理分式的积分计算方法.

例4:计算I= ln(1+tanx)dx

解法1:观察特点,直接代换,令

x= -t,x=0,t= ;x= ,t=0

I= ln(1+tanx)dx= ln1+tan( -t)d(-t)

= ln1+ dt= ln dt

= ln2dt- ln(1+tanx)dx

所以,2I= ln2,即I= ln2.

解法2:先变形再代换

I= ln(1+tanx)dx= ln dx

= ln dx

= ln dx+ lnsin +xdx- lncosxdx

令x= -t,x=0,t= ;x= ,t=0

lnsin +xdx=- lncostdt= lncosxdx

所以I= ln dx= ln2

例5:证明:若函数f(x)在闭区间[0,1]上连续,则 xf(sinx)dx= f(sinx)dx

证明:令x=π-t,x=0,t=π;x=π,t=0

xf(sinx)dx

=- (π-t)f(sin(π-t))dt

= (π-t)f(sint)dt

=π f(sinx)dx- xf(sinx)dx

所以2 xf(sinx)dx=π f(sinx)dx,即 xf(sinx)dx= f(sinx)dx

通过上述例子,可以看出利用换元法,使得原来的定积分的积分区间再现,从而将积分求解出来,这种方法在处理一类问题时很好用,它是定积分换元计算的一个典型方法,做这种题目时,首先要进行分析,然后采用相应的变量代换,重点是要保证在代换过程中积分的上下限的两个数值重复出现,即区间重现,从而进一步的求解与证明。值得一提的是,在学习定积分的计算方法时,要善于总结归纳,只有熟练掌握了各种计算方法与技巧,碰到任何情况,才能得心应手。

【参考文献】

[1]潘福臣,李庆娟,等.高等数学[M].吉林大学出版社.

[2]吴传生.微积分[M].高等教育出版社.

[3]刘坤林,谭泽光.微积分[上][M].清华大学出版社.

[4]严子谦,尹景学,张然.数学分析[M].东南大学出版社.

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