不定积分换元法

定积分与不定积分的换元法有何区别与联系？~

定积分与不定积分的换元法区别为：代回不同、定义范围不同、积分要求不同。联系:不定积分的实质是求一个函数的原函数组成的集合，部分定积分的计算可以利用不定积分的第一换元法求出简单函数f (x)的任意一个原函数F(x),再用原函数在定义域的上下限的函数值取差值。
一、代回不同
1、定积分的换元法：定积分的换元法代换时上下限要做相应的变化，最后不必代回原来的变量。
2、不定积分的换元法：不定积分的换元法最后必须代回原来的变量。
二、定义范围不同
1、定积分的换元法：定积分的换元法对未知量x给出了定义的范围。
2、不定积分的换元法：不定积分的换元法对未知量x未限制定义的范围。

三、积分要求不同
1、定积分的换元法：定积分的换元法要求换元函数φ(x)必须在定义域内一阶连续可导，对积分要求更低。
2、不定积分的换元法：不定积分的换元法要求换元函数φ(x)一阶连续可导即可，对积分要求更高。

不定积分的换元法与定积分的换元法只有一个区别：不定积分的换元法最后必须换回原来的变量，而定积分代换时上下限要做相应的变化，最后不必换回原来的变量。
不定积分换元法的解题方法：
令g为一个可导函数且函数f为函数F的导数,
则∫f(g(x))g'(x)=F(g(x))+C. 令u=g(x), 因此du=g'(x)dx,
则∫f(g(x))g'(x)=∫f(u)du=F(u)+C=F(g(x))+C。
所谓换元, 就是本来是对x求积分, 现在将积分变量改为了u=g(x).
定积分换元法：
设函数f(x)在区间[a,b]上连续；函数g(t)在区间[m,n]上是单值的且有连续导数；当t在区间[m,n]上变化时，x=g(t)的值在[a,b]上变化，且g(m)=a,g(n)=b；则有定积分的换元公式:

扩展资料：
除了不定积分的换元法与定积分的换元法以外的求解方法：
设函数和u，v具有连续导数，则d(uv)=udv+vdu。移项得到udv=d(uv)-vdu
两边积分，得分部积分公式
∫udv=uv-∫vdu。 ⑴
称公式⑴为分部积分公式．如果积分∫vdu易于求出，则左端积分式随之得到．
分部积分公式运用成败的关键是恰当地选择u,v
一般来说，u,v 选取的原则是：
1、积分容易者选为v， 2、求导简单者选为u。
例子：∫Inx dx中应设U=Inx,V=x
分部积分法的实质是：将所求积分化为两个积分之差，积分容易者先积分。实际上是两次积分。
有理函数分为整式（即多项式）和分式（即两个多项式的商），分式分为真分式和假分式，而假分式经过多项式除法可以转化成一个整式和一个真分式的和．可见问题转化为计算真分式的积分．
可以证明，任何真分式总能分解为部分分式之和。
参考资料来源：百度百科-不定积分

把复合函数的微分法反过来用于求不定积分，利用中间变量的代换，得到复合函数的积分法，称为换元积分法，简称换元法，换元法通常分为两类：

第一类换元法：

设f(u)具有原函数F(U)，即。

F'(U)=f(u)，∫f(u)du=F(U)+C。

如果u是中间变量,u=φ(x)，且设φ(x)可微，那么，根据复合函数微分法有：

dF(φ(x))=f(φ(x))φ'(x)dx。

从而根据不定积分的定义就得：

∫f[φ(x)]φ'(x)dx=F[φ(x)]+C=[∫f(u)du] (u=φ(x))。

于是有下述定理：

定理1：设f(u)具有原函数，u=φ(x)可导，则有换元公式：

∫f[φ(x)]φ'(x)dx=[∫f(u)du] (u=φ(x)) (1)。

将所求积分∫φ(x)dx表成∫f[φ(x)]φ'(x)dx就是凑微分过程，然后就是换元，也就是将积分变量x换成u；最后是求原函数，实际上就是∫f[φ(x)]φ'(x)dx不好求。

而∫f(u)du好求，所以先求出后一个不定积分；最后再将变量u换成x。当熟练掌握这一方法后，可以不必引入变量u。

由此定理可见，虽然∫f[φ(x)]φ'(x)dx是一个整体的记号，但从形式上看，被积表达式中的dx也可当作变量x的微分来对待，从而微分来对待。

从而微分等式φ'(x)dx=du可以方便地应用到被积表达式中来，我们在上节第一题目中已经这样用了，那里把积分∫F'(x)dx,记作∫dF(x)，就是按微分F'(x)dx=dF(x)，把被积表达式F'(x)dx。记作dF(x)

设要求∫g(x)dx，如果函数g(x)可以化为g(x)=f[φ(x)]φ'(x)的形式，那么：

∫g(x)dx=∫f[φ(x)]φ'(x)dx=[∫f(u)du] (u=φ(x))。

这样，函数g(x)的积分即转化为函数f(u)的积分，如果能求得f(u)的原函数，那么也就得到了g(x)的原函数。

第二类换元法：

上面介绍的第一类换元法是通过变量代换u=φ(x),将积分∫f[φ(x)]φ'(x)dx化为积分∫f(u)du。

下面将介绍的第二类换元法是，适当地选择变量代换x=φ(t),将积分∫f(x)dx化为积分，∫f[φ(t)]φ'(t)dt，这是另一种形式的变量代换，换元公式可表达为：

∫f(x)dx=∫f[φ(t)]φ'(t)dt。

这公式的成立是需要一定条件的，首先，等式右边的不定积分要存在，即∫f[φ(t)]φ'(t)dt有原函数；其次，∫f[φ(t)]φ'(t)dt求出后必须用x=φ(t)的反函数t=φ^(-1)(x)代回去。

为了保证这反函数存在而且是可导的，我们假定直接函数x=φ(t)在t的某一个区间(这区间和所考虑的x的积分区间相对应)上是单调的，可导的，并且φ'(t)=0。

归纳上述，给出下面的定理：

定理2 设x=φ(t)是单调的，可导的函数，并且φ'(t)≠0.又设f[φ(t)]φ'(t)具有原函数，则有换元公式。

∫f(x)dx={∫f[φ(t)]φ'(t)dt} (t=φ^(-1)(x))(2)。

其中φ^(-1)(x)是x=φ(t)的反函数。

注意：与第一类换元积分法相反，第二类换元积分法就是由于积分∫f(x)dx不便计算，而改求∫f[φ(t)]φ'(t)dt。关键是：如何选择变量替换。

扩展资料：

不定积分的4种积分方法：

1、凑微分法：把被积分式凑成某个函数的微分的积分方法。要求：熟练掌握基本积分公式。对于复杂式子可以将其分为两个部分，对复杂部分求导，结果与简单部分比较。

2、换元法：包括整体换元，部分换元。还可分三角函数换元，指数换元，对数换元，倒数换元等等。须灵活运用。注意：dx须求导。

3、分部积分法：利用两个相乘函数的微分公式，将所要求的积分转化为另外较为简单的函数的积分。注意：对u和v要适当选择。

4、有理函数积分法：

有理函数是指由两个多项式函数的商所表示的函数，由多项式的除法可知，假分式总能化为一个多项式与一个真分式之和。

参考资料来源：百度百科-换元积分法

首先你要懂得导数的运算公式，求不定积分是求导的逆过程
∫ x/(1 + x²) dx
= ∫ 1/(1 + x²) • (x dx)
= ∫ 1/(1 + x²) d(x²/2)
这里其实是对x求积分的，即x dx ~ ∫ x dx = x²/2 + C ~ d(x²/2 + C) = d(x²/2)，C在求导后变为0
或者用导数容易理解，就是(x²/2)' = d(x²/2)/dx = 1/2 • 2x = x
变为微分形式就是d(x²/2) = x dx

再次根据求导的原理
由于任何常数的导数都是0
d(C)/dx = 0 ==> d(C) = 0
而d(Cx)/dx = C • dx/dx = C ==> d(Cx) = C • dx
再进一步，d(Ax + B)/dx = (A + 0) = A ==> d(Ax + B) = A • dx
于是d(u + 1)/du = (u + 1)' = 1，u + 1对u求导
得出d(u + 1) = du，两边乘以du即可，这是微分形式

0.5dx^2=0.5*（x^2）’dx=0.5*2xdx=xdx
因为(u+1)’=u‘=u‘+1’=u‘+0=u‘
所以du=d(u+1)

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金溪县17291179715： 不定积分的换元法! - ？
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芝亨聚磺： 令√(1+t)=u,得t=u²-1,dt=2udu ∫1/[1+√(1+t)]dt=∫2u/(1+u)du=2∫[(1+u)-1]/(1+u)du=2∫du-2∫1/(1+u)d(1+u)=2u-2ln(1+u)+C=2√(1+t)-2ln[1+√(1+t)]+C 令√(x²+a²)=t,得x²=t²-a²,dx²=2tdt ∫√(x²+a²)/xdx=∫x√(x²+a²)/x²dx=[∫√(x²+a²)/x...

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金溪县17291179715： 不定积分的两种换元法有什么区别啊 - ？
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芝亨聚磺： 当n是奇数时,∫ (cosx)^n dx才可用换元法,不然只能用配角公式逐步拆解,这题的n是偶数 ∫ cos^4x dx= ∫ (cos²x)² dx= ∫ [1/2*(1+cos2x)]² dx= (1/4)∫ (1+2cos2x+cos²2x) dx= (1/4)∫ dx + (1/4)∫ cos2x d(2x) + (1/4)∫ 1/2*(1+cos4x) dx,若要要换元...