4.4 三类常见可积函数积分 | 花野猫的数字花园1. 有理函数积分 ∫R(x)dx
两个多项式的商 Q(x)P(x) 称为有理函数。这里假设 和 没有公因式,由于
所以,以下假设 为真分式,如果分母 可分解为两个多项式的乘积
则 可拆成两个真分式之和
P
(
x
)
假分式=多项式+真分式. Q(x)P(x) Q(x)=Q1(x)Q2(x), Q(x)P(x) Q(x)P(x)=Q 上述步骤称为把真分式化为部分分式,也就是有理函数积分的一般方法,部分分式法。
利用部分分式法总可以把真分式 Q(x)P(x) 化为以下 4 个基本形式,然后分项积分
这里 。
(1) 一般方法(部分分式法)。
(2) 特殊方法(加项减项拆或凑微分降幂)。
不是并列互斥的两套独立解法,是「先后配合」的关系。
【例10】(1999,数二) ∫x2−6x+13x+5dx=
∫ 【例11】(1987,数五) 求不定积分 ∫x4+2x2+5xdx.
∫ 【例12】(2019,数二) 求不定积分 ∫(x−1)2(x2+x+1)3x
解 令
(x−1)2(x2+x+1)
则
⎩
2. 三角有理式积分 ∫R(sinx,cosx)dx
(1) 一般方法(万能代换). 令 tan2x=t,
∫
几种常用的换元法。
① 若 R(−sinx,cosx)=−R(sinx,cosx),则令 u=cosx,或凑 。
② 若 ,则令 ,或凑 。
③ 若 ,则令 ,或凑 。
【例13】(1996,数三) 求 ∫1+sinxdx.
解 【方法1】
原式=∫cos2x1−sinx
【方法2】令 tan2x=t,则
原式= 【例14】(1994,数一、二、三) 求 ∫sin(2x)+2sinxdx.
【例15】 计算 ∫cosx(1+sinx)dx.
【例16】 计算 ∫sinx(sinx+cosx)dx.
原式
3. 简单无理函数积分 ∫R(x,ncx+dax+b
令 ncx+dax+b,将其化为有理函数积分进行计算。
【例17】 计算 ∫x1xx+1
解 【方法1】令 xx+1=t,则 ,
1
(
x
)
P1(x)
+
Q2(x)P2(x).
x−aA
,
(x−a)nA
,
x2+px+qAx+b
,
(x2+px+q)nAx+b
,
.
x2−6x+13x+5
d
x
=21∫x2−6x+13d(x2−6x+13)+8∫(x−3)2+22d(x−3)=21ln(x2−6x+13)+4arctan2x−3
x4+2x2+5
xdx
=∫4+(x2+1)2xdx=21∫4+(x2+1)2d(x2+1)=41arctan2x2+1+C.
+
6
d
x
.
3x+6
=
x−1A+
(x−1)2B+
x2+x+1Dx+E,
3x+6=A(x−1)(x2+x+1)+B(x2+x+1)+(Dx+E)(x−1)2, ⎨
⎧
A+D=0,B−2D+E=0,B+D−2E=3,−A+B+E=6,
解得
∫(x−1)2(x2+x+1)3x+6dx
=∫x−1−2dx+∫(x−1)23dx+∫x2+x+12x+1dx=−2ln∣x−1∣−x−13+ln(x2+x+1)+C.
R
(
sin
x
,
cos
x
)
d
x
=
∫R(1+t22t,1+t21−t2)1+t22dt.
dcosx
R(sinx,−cosx)=−R(sinx,cosx) dsinx R(−sinx,−cosx)=R(sinx,cosx) dtanx d
x
=
tanx−
cosx1+
C.
∫
1+1+t22t1
⋅
1+t22
d
t
=
∫
(1+t)22dt
=−1+t2+C=−1+tan2x2+C.
原式=∫2sinx(cosx+1)dx=∫2(1−cos2x)(1+cosx)sinxdxcosx=u−21∫(1−u2)(=81(ln1+u1−u+1+u=81ln1+cosx1−cosx+4(1+cosx 原式=∫(1−sin2x)(1+sinx)cosxdx=∫(1−sin2x)(1+sinx)d(sinx)sinx=u∫(1−u2)(1+u)du==−21sinx+11−41ln=21∫(1+u)21du+ =∫sin2x(1+cotx)1dx=−∫1+cotx1d(cotx)
=−ln∣1+cotx∣+C=lnsinx+cosxsinx+C.
)
d
x
=
t
d
x
.
x=t2−11,dx=−(t2−1)22tdt
∫x1xx+1dx=∫(t2−1)t⋅(t2−1)2−2tdt ∫x1xx+1dx=∫xx2+xx+1 5.1.4 定积分的性质
更新于2026-09-06
5.1.3 定积分的几何意义
更新于2026-09-05
+
C
.
1
+
u
)
du
=
−
41
∫
[1−u21+(1+u)21]
d
u
2
)
+
C
)
1
+
C
.
21
∫
(1−u2)(1+u)1−u+1+u
d
u
sinx+1sinx−1
+
C
.
2
1
∫
1−u21
d
u
=
−
21
u+11
−
41
ln
+
C
=
−
2
∫
(1+t2−11)
d
t
=−21+x1−ln2x+1−2x1+x1+C.
d
x
=∫(x+21)2−41d(x+21)+∫x21+x1 =lnx+21+(x+21)2−41−∫1+x1d(1+ =lnx+21+x2+x−21+x1+C.
d
x
x1
)