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換元積分法(Integration By Substitution),又稱變數變換法,是求積分的一種方法,主要通過引進中間變量作變量替換使原式簡易,從而來求較復雜的不定積分。它是由鏈式法則和微積分基本定理推導而來的。
定義
換元積分法是求積分的一種方法。它是由鏈式法則和微積分基本定理推導而來的。
在計算函數偏導數時,復合函數的鏈式法則是最常用的法則,把它反過來求不定積分,就是引進中間變量作變量替換,把一個被積表達式變成另一個被積表達式。從而把原來的被積表達式變成較簡易的不定積分這就是換元積分法。換元積分法有兩種,第一類換元積分法和第二類換元積分法。
兩種方法
第一類
第一類換元法,也稱為湊導數法,推導過程如下:
設 在 上有定義,在 上可導,且, ,并記, 。
若 在 上存在原函數,則 在 上也存在原函數, ,即
在使用時,也可把它寫成如下簡便形式:使用這種方法的關鍵在于將 湊成,以及 的原函數容易獲得,下面通過一個例子來講解:
求
解:
第二類
設 在 上有定義,在 上可導,且, ,并記, 。
若, ,則當 在 上存在原函數 時,在 上也存在原函數,且,即
(其中 是 的反函數)
此時觀察這兩類換元法的定理公式,發(fā)現(xiàn)它們是互相可逆的。
例子
計算積分。
其中換元為后,亦變?yōu)椋且驗槠湫问綖槔杪沟贍柦芩狗e分,但在黎曼-斯蒂爾杰斯積分中變數的取值范圍應該還是x的取值范圍,而不是的取值范圍。
參考資料 >