Mathhouse中的一些積分題
今天起興翻了翻以前的“裝b”記錄,發(fā)現(xiàn)了@Mathhouse這位up。評論可以追溯到21年9~12月那時了。嗨,想當(dāng)年我在這up評論區(qū)可謂“叱咤風(fēng)云”,我有幸也成為他首個(非官方號的)關(guān)注[滑稽]
另外,當(dāng)年混日子的事兒可就別提了,我沉迷到回宿舍刷視頻到凌晨(
我當(dāng)時做數(shù)學(xué)題起來的沉迷度可跟大多數(shù)人看小說一樣,所以....嗨,復(fù)試已經(jīng)給我深刻教訓(xùn)了,以后一定要平衡好的
可惜的是這位up不知什么原因停更一年了,期待他有朝一日繼續(xù)回來更新[滑稽]
重新做了做這位up發(fā)的題,發(fā)現(xiàn)有些題目已經(jīng)精通很多聊~(摸魚的"小成果")截取部分題來給出自己的解析
別擔(dān)心,這些都是例子,如果嫌長可以先跳到最后看總結(jié)再回頭做這些題
注:下面的積分均省略+C
(1)
這題可以用切比雪夫定理解決
被積函數(shù)化成二項(xiàng)微分式,即
其中,屬于情形三,于是令
,則有:
于是
ps:第二行看似長了些,實(shí)際上只是簡單的冪指數(shù)運(yùn)算而已。

(2)
雙重根式函數(shù)積分 Integral of 1/Sqrt[x - Sqrt[x]] dx = ?
也是用切比雪夫定理
被積函數(shù)化成二項(xiàng)微分式,即
屬于情形三,于是令
到此可以采用三角換元了,這里給出另一種分部積分的做法
將分子利用1的代換化為
再回代即可
當(dāng)然,這題也可以用雙元法
這個是在混知乎的時候?qū)W了點(diǎn)皮毛(方法源自虛調(diào)子),要有一定基礎(chǔ)才行,新手姑且將p,q理解為分別代指那背后的兩個函數(shù)吧
令,有:

(3)
有點(diǎn)難度的積分 Integral of x^2/(x sinx + cosx)^2 dx
這里給出一個比較妙的方法:湊輔助角
對于出現(xiàn)
這種玩意可以考慮用
于是
注意到
于是

ps:上述法參考于無理函數(shù)君的解答
另外一個視頻是變式:求不定積分 ∫(x^2+20)/(xsin(x)+5cos(x))^2 dx
也是將分母配輔助角公式,留給讀者當(dāng)練習(xí)吧[滑稽]

(4)
有點(diǎn)難度的積分 Integral of 1/(x^2 Power[(x^4 + 1)^3, (4)^-1]) dx
這就又是用切比雪夫定理啦,跟前兩題是一個題型
被積函數(shù)化成二項(xiàng)微分式,即
屬于情形三,于是令

在視頻有點(diǎn)難度的積分Integral of (x^6 + x^3) Power[x^3 + 2, (3)^-1] dx評論區(qū)有網(wǎng)友提及了一個積分:
就也是用切比雪夫定理,屬于情形三
令,最終化為:
裂項(xiàng)后逐項(xiàng)積分再回代即可

還有幾道類似的題當(dāng)練習(xí)
求不定積分 Integral of x^5/Sqrt[x^3 + 1] dx

求
評論區(qū)里的積分 Integral of (x^2 + 1)^(3/2) dx
這題有常規(guī)的三角換元的做法和雙曲換元
的做法。
而如果這題用雙元法的話會爽快很多
前置結(jié)論:(圖片)
令,則
遞推式賦值
賦值得:
①
賦值得:
②
其中
③
③代入②,②代入①得:
ps:雙元點(diǎn)火公式推導(dǎo)參考筆者在知乎寫的一篇小水文:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/641800651

網(wǎng)友分享的積分 Integral of x^3/(1 - x^2)^5 dx
令,則
ps:其他方法抑或如評論區(qū)所言,把一個x方后面湊x^2,再湊1-x^2

再如積分對比:1/(x^2 Sqrt[1 + x^2]) vs x^2/Sqrt[1 + x^2]
簡單積分:Integral of Sqrt[x]/(1 + Power[x, (3)^-1]) dx
簡單積分:Integral of 1/(Sqrt[x] + Power[x, (3)^-1]) dx
這些都可以用切比雪夫定理求解,也可以嘗試用雙元法

到此阿B的限制的公式數(shù)居然還沒滿,那就再水幾道題...
積分 1/(x + Sqrt[1 + x^2])^2,從 0 到 ∞
這題用雙曲換元應(yīng)該是最快的
令
則
ps:原專欄的方法為歐拉代換,也屬于脫去二次根式的一種暴力但比較普適的方法

有點(diǎn)難度的積分 Integral of ln (Sqrt[x + 1] + Sqrt[x]) dx
雙曲換元,令

總結(jié)
本篇主要有如下幾點(diǎn)值得掌握的:
(1)切比雪夫定理(二項(xiàng)微分式)
參考鏈接:
https://baike.baidu.com/item/%E4%BA%8C%E9%A1%B9%E5%BE%AE%E5%88%86%E5%BC%8F/643325
以后遇到這類型的積分就可以直接套公式解決啦~
(2)對于出現(xiàn)這種形式的積分,可以考慮配湊輔助角
(3)雙元遞推式,推導(dǎo)參考鏈接:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/641800651
另外,筆者的知乎小水號道同者也可以關(guān)注下哦[滑稽]
可能是在知乎和虛佬的雙元群里混出點(diǎn)“成效”了,現(xiàn)在看這些不定積分題真的是和諧溫柔很多。群里的積分大多長這樣的


復(fù)雜的形式+陰間的換元,令人望而生畏,可謂看著都長腦子(
估計很多都得借助matlab,mma這種軟件分析才能湊出數(shù)來。而且直接扔給計算機(jī)算還未必能算出。也或許還有命題的線路沒掌握,有待課余時間去摸索(
而我只能依靠一些想對簡單的一些題試著去模仿并發(fā)掘邏輯,能自學(xué)取得這點(diǎn)小成效已經(jīng)很幸運(yùn)聊~
水了很多期專欄和動態(tài),這篇終于算有些知識含量了。有其他要補(bǔ)充的話歡迎在評論區(qū)留言~