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高等数学求积分的一些方法 II部分分式

高等数学求积分的一些方法 II部分分式

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这篇我们主要研究如何利用部分分式来求有理函数的积分问题

一、有理函数

形如

的函数叫做有理函数,其中p和q都是多项式

比如:

二、如何求解有理函数的积分

利用分部计算法(部分分式)求解(当然这是对于难题的通用解法)

有时候还需要用到多项式除法(又要用word编辑了//ω//)

三、多项式除法

多项式除法,就是两个多项式相除的算法,这个算法可以将复杂的多项式分式化简为很多个小项,这些小项都相对比较容易计算。

准备你的纸和笔,我们先学习如何计算多项式除法:

首先我们得知道(这是小学的知识)被除式与除式的关系:

2. 设有有理函数

3. 进行多项式除法,建立我们小学学过的除法算法:

我知道很丑,所以不要骂我ヽ( ̄ω ̄( ̄ω ̄〃)ゝ

4. 很简单,就跟我们小学学除法的算法是一样的,只是引入了未知数x而已:

这排版真的难看

5. 分析除式和被除式之间的关系:

根据第四步,我们发现:

被除式=5x^2+x-3

除式=x^2-1

所以根据关系式,就有

6. 等号两边除以x^2-1,得到:

其实多项式除法就是用来化简多项式的.

四、部分分式

是时候回到积分的问题了

Topic就是如何利用部分分式来解决多项式积分

还是那个例子

首先,看到比较难的有理函数,第一个想到的就应该是化简。怎么化简?多项式除法啊!

幸运的是,我们已经在“三”中解决了这个多项式除法,得出

3. 这样有理函数就变成了这种形式

4. 我们是要求这个函数的积分,所以要对这个函数求积:

5.利用积分的运算法则,得到:

第一项十分好求,但第二项呢

显然第二项是十分烦人的,但它却要成为我引入分部公式的例子

6. 为了求解

我们得用另外一种方法,它叫做分部,规则如下:(十分重要,一定要记住)

7. 我们要运用第6步提供的公式:

先进行因式分解,即:

我们发现分母有两个线性式,分别是x+1和x-1,所以根据部分分式就有:

接下来就应该解出A和B,其实也很简单,只要同分然后确定A和B的值就行了

如果令x=1,那么B=3/2

如果令x=-1,那么A=-1/2

也就是

8. 代入积分式,得到

使用换元法,就可以得到这个式子

9.将这个结果代入原来的积分,得到