calculus笔记:分部积分表格法

假期里想着不能让b站收藏夹里的学习资源一直吃灰,于是又刷了一遍b站的收藏夹。碰巧就看到了自己之前收藏的一种积分方法,那么这篇文章就来搬运一下这种方法的计算流程。


表格法

事实上,这种方法说白了还是分部积分法,但使用起来却要方便好多。我们直接看例子:
求解$ \int \left ( x^{2}+x \right )e^{x}dx $。

  1. 画一个两行的表格。把多项式部分写在第一行,然后把剩余的部分写在第二行。
    $ x^{2}+x\ $
    $ e^{x}\ $
  2. 接下来,我们对第一行求导,直到导数为零为止。对第二行积分,直到与第一行的0对齐为止。
    $ x^{2}+x\ $$ 2x+1\ $20
    $ e^{x}\ $$ e^{x}\ $$ e^{x}\ $$ e^{x}\ $
  3. 第三步就是交叉相乘,在本题即为第一行第一列与第二行第二列相乘,第一行第二列与第二行第三列相乘,第一行第三列与第二行第四列相乘。要注意的是,这里的交叉相乘还需要带符号,依次为正负正负正…以此类推。最后,将相乘结果相加,整理即可得到最终的解。

    注意:别忘了加上常数C。

下面再来看一个例子熟悉一下:
求解$ \int xsinxdx $。
画表格:

$ x\ $$ 1\ $$ 0\ $
$ sinx\ $$ -cosx\ $$ -sinx\ $

求解:

其实b站上还是有挺多这样的干货的,此生无悔入b站!


其它运算终止情况

看完上面的部分,细心的你肯定会想到以上的方法并不普适,仅仅适用于导数能求导至零及含有多项式因式的情况。因此,为了能更灵活地运用分部积分表格法,下面补充其它两种运算可以终止的情况。

  1. 第一行出现零元素

    这就是上面所说的含多项式的情况,也一并列写在这里,方便总览归纳。
  2. 某列函数的乘积(或它的常数倍)等于第一列

    按照分部积分的一般做法,当出现之后的某一项恰好是原来积分或者是原来积分的常数倍时,计算进入循环。这时就可以把两者移到等式的同一侧,计算出结果,这在表格法的分部积分中也是类似的。
    来看看例子:求解$ \int e^{3x}sin2xdx $。
    $ e^{3x}\ $$ 3e^{3x}\ $$ 9e^{3x}\ $
    $ sin2x\ $$ -\frac{cos2x}{2}\ $$ -\frac{sin2x}{4}\ $

    可见,第三列的乘积和第一列的乘积相差一个常数(这里是$ -\frac{9}{4} $),因此仿照之前的方法交叉相乘列出积分:移项化简可得:即为所求。
    看完这种情况,你一定会敏锐地发现,其实分部积分表格法本质上和一般的分部积分法一模一样,不过的确在使用上还是有一定的优势的。
  3. 某列的两个函数乘积(记为$ f(x) $)是一个容易计算的积分

    这种情况下,先把之前的项用之前的方法类似列出,再在结果后加上不定积分$ (-1)^{k-1}\int f(x)dx $。
    来看例子:求解$ \int x^{2}arctanxdx $。
    $ arctanx\ $$ \frac{1}{1+x^{2}}\ $
    $ x^{2}\ $$ \frac{1}{3}x^{3}\ $

    可得解:另外,当表中的第一行的某列出现多项之和,而再求导无法改变该函数或者该函数中某一项的属性,则终止表格,后再重新组合,另建表格求解。这种情况一般不会出现在题目中,如遇到再做补充。

碰到底线咯 后面没有啦

本文标题:calculus笔记:分部积分表格法

文章作者:高深远

发布时间:2019年10月07日 - 18:48

最后更新:2019年11月03日 - 13:44

原始链接:https://gsy00517.github.io/calculus20191007184856/

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