积分计算概述

定积分(definite integral)的计算可以解决不规则区域面积,曲线长度,物体体积的计算问题 。定积分计算的关键步骤是求被积函数的原函数,这是由微积分基本定理决定的,即
,
其中 , 是的一个原函数 。换句话说,只需要找到一个,使得 。
不定积分(indefinite integral)的计算应用在求微分方程的过程中 , 我们会通过对等式两边求不定积分来求解微分方程 。
定积分求的是一个值,而不定积分求的是被积函数的所有的原函数(所以不要忘了加常数C,这在求微分方程时尤其重要) 。
可见,无论是定积分还是不定积分,都离不开原函数的求解 。或者说,我们要研究怎样把求导的过程逆回去
我们现在总结一下求积分的一些方法 。
观察法:有些函数一看就能猜出它的原函数,比如等,只要求导数比较熟悉,我们都能直接写出它们的原函数,就不多说了 。
分部积分法(Integration by part):当被积函数是两个函数的乘积时,有时候可以利用分部积分法来简化被积函数 。这个方法其实来源于求导的乘法法则,乘法法则说的是
,
我们对等式两边求不定积分 , 得到
.
我们常常把它写成来应用,举个例子:
.
换元法(substitution):换元是积分当中最常用的手段 。通过换元,我们常常可以把被积函数变成我们能够通过观察法来求解的形式 。举个例子,让,如下的定积分就可以转化求解:
【积分计算概述】.
部分分式分解(partial fraction):当被积函数是一个有理函数 , 即一个分子分母都是多项式的函数时,若不能直接去积分 , 我们可以把分式写成几个更简单的分式的和再去积分 。这是利用了一个代数上的结论:任何一个多项式都可以分解成一次式和二次式的乘积 。我们通过分解分母多项式,可以把被积函数写成只有一次或二次式作为分母的分式之和,从而求出积分 。举个例子:
.
另外,三角函数的一些等式关系在积分中也很有用 , 例如:
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基本上,求积分的主要方法就这些了 。实际运用中,往往需要多个方法综合起来使用才能顺利求出原函数 。这里还有很多技巧没有讲 , 其实即使掌握了所有的技巧,也还是有很多函数是求不出来原函数的 。(这一点跟求导数不一样 , 求导只要掌握了方法,基本没有求不出来的)
那么,求不出来原函数时 , 定积分怎么去计算呢?其实,我们可以通过数值方法来近似计算定积分,特别是有了计算机后 , 数值方法计算定积分还是很方便的 。其实现在计算机也很强大,我们甚至可以让计算机帮助我们去求原函数,以及给出算积分的详细过程 。大家在抓耳挠腮求不出来积分的时候,不妨试一试这个链接上的积分计算器 , 可能会豁然开朗哦?。ㄍ诽醪荒芰唇油獠客? ,大家需要手动复制粘贴哦 。):https://www.integral-calculator.com/

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