无理函数积分

无理函数积分通常使用代换法消去根式。

代换法

例子

例子 1:∫1xdx\int \frac{1}{\sqrt{x}} dx

解:

  • 设 u=xu = \sqrt{x},则 x=u2x = u^2,dx=2ududx = 2u du
  • ∫1xdx=∫1u⋅2udu=∫2du=2u+C=2x+C\int \frac{1}{\sqrt{x}} dx = \int \frac{1}{u} \cdot 2u du = \int 2 du = 2u + C = 2\sqrt{x} + C

例子 2:∫1xx2−1dx\int \frac{1}{x\sqrt{x^2 - 1}} dx

解:

  • 设 x=sec⁡tx = \sec t,则 dx=sec⁡ttan⁡tdtdx = \sec t \tan t dt
  • x2−1=sec⁡2t−1=tan⁡t\sqrt{x^2 - 1} = \sqrt{\sec^2 t - 1} = \tan t
  • ∫1xx2−1dx=∫1sec⁡t⋅tan⁡t⋅sec⁡ttan⁡tdt=∫dt=t+C=arccos⁡1x+C\int \frac{1}{x\sqrt{x^2 - 1}} dx = \int \frac{1}{\sec t \cdot \tan t} \cdot \sec t \tan t dt = \int dt = t + C = \arccos \frac{1}{x} + C

总结

本文出现的符号

符号类型读音/说明在本文中的含义
∫\int数学符号integral sign积分运算符号
dxdx数学符号differential of x积分变量 xx 的微分元素
uu数学符号u代换法中的新变量
dudu数学符号differential of u新变量 uu 的微分
x\sqrt{x}数学符号square root of xxx 的平方根
sec⁡t\sec t数学符号secant of t正割函数
tan⁡t\tan t数学符号tangent of t正切函数
CC数学符号constant of integration积分常数(任意常数)
arccos⁡x\arccos x数学符号arc cosine of x反余弦函数

中英对照

中文术语英文术语音标说明
无理函数irrational function/ɪˈræʃənəl ˈfʌŋkʃən/含有根式的函数
代换法substitution method/ˌsʌbstɪˈtjuːʃən ˈmeθəd/通过换元简化积分的方法
根式radical/ˈrædɪkəl/含有根号的表达式
正割函数secant function/ˈsiːkənt ˈfʌŋkʃən/余弦的倒数
三角代换trigonometric substitution/ˌtrɪɡənəˈmetrɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃən/用三角函数代换去根式

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