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1.关于换元法在不定积分中的运算
1.1.三角函数积分
对于三角函数有理式的积分。
可以利用万能公式进行计算,但是也可以采用其它替换方法
- 如果
则用:
进行替换。
- 如果
则用:
进行替换。
- 如果
则用:
进行替换。
如果不符合上述所有情况,则可以进行万能公式替换,然后通过有理函数积分进行求解。
证明(此处只证明1、3,2和1雷同):
①我们令:
则有:
根据上式,我们可知是以偶数次方的形式出现,因此我们令:
根据此进行积分可得:
我们令得:
, 这样便进行了有理化。
②此时:
则由此可得:
根据上式,我们可知是以偶数次方的形式出现,因此我们令:
根据此进行积分可得:
这样便进行了有理化。
1.3.特殊形式的积分
①形如:
此时我们假设,否则
是一个常数,这时被积函数就已经是有理函数了。为了变换成有理函数,进行换元:
此时则有:
此时明显可见,是
的有理函数,新的被积函数就成了有理函数。
②
形如,其中
是实数,
是有理数。
对于这类函数,结果如下:如果三个数其中有一个是整数,那么被积函数可化作有理函数来求原函数;否则,他的原函数不能用初等函数来表示。
首先做变量代换,,
则有:,于是有:
因为是有理数,记
.故上式可以写为:
- 当
是整数时,我们知道
为有理函数,令
,此时
,也进行了有理化。
- 当
为整数时,也有
为整数,则不妨设
,此时我们不妨设
,则也进行了相应的有理化。
- 当
为整数时,我们进行相应的化简可得:
则可知其也可以进行相应的有理化。