(5.5)James Stewart Calculus 5th Edition:The Substitution Rule


The Substitution Rule 替換規(guī)則

找到 不定積分 很重要,但是很多時(shí)候
很難直接找到對(duì)應(yīng)的 不定積分
比如說(shuō):


這個(gè)時(shí)候,如果我們?cè)O(shè)


那么


那么,這個(gè)時(shí)候,我們可以利用u來(lái)替換,得出結(jié)果



由 鏈?zhǔn)椒▌t



我們可以得到:


如果這里,我們用 u = g(x) 去替換



或者 把 F' 寫成 f,則



The Substitution Rule 替換法則

如果 u = g(x),則



最后轉(zhuǎn)化為 du 和 dx 的運(yùn)算


例子

下面是一些例子

例子1


我們?cè)O(shè)



可以得到對(duì)應(yīng)的替換

所以:


例子2

  • 解法1
    設(shè)






    所以:
    Paste_Image.png
  • 解法2
    設(shè)



    則:




    所以:

例子3


設(shè)




所以


例子4


設(shè)




所以:


例子5


設(shè)




有:


所以:


例子6


因?yàn)閟inx 的 導(dǎo)數(shù) 為 cosx, 則可以想到

則:


所以:

對(duì)應(yīng)的自然對(duì)數(shù),可以化簡(jiǎn)成:



所以,可以推導(dǎo)出

tan的不定積分

Definite Integrals 定積分

定積分,也就是按不定積分變化,在帶入值去計(jì)算值

The Substitution Rule for Definite Integrals 定積分變化法則(定理6)

同理,有


注意:
這里
自變量改變,對(duì)應(yīng)范圍也會(huì)改變
不定積分的上下限,由 [a, b] 變?yōu)榱?[g(a), g(b)]


例子

一些例子

例子7


設(shè)



這里對(duì)應(yīng)的函數(shù)的連續(xù)可導(dǎo)的,但是,有定理6
需要注意:
自變量改變,對(duì)應(yīng)范圍也會(huì)改變
當(dāng)x=0時(shí), u=1; 當(dāng)x=4時(shí), u=9
所以


例子8


設(shè)




而,對(duì)應(yīng)的范圍
由x的[1, 2] 變?yōu)?[-2, -7]
所以:


例子9


設(shè)



而,對(duì)應(yīng)的范圍
由x的[1, e] 變?yōu)?[0, 1]
所以:

對(duì)應(yīng)的圖像為:



Symmetry 對(duì)稱

由前面的替換法則,可以有



  • 證明:

我們可以把對(duì)應(yīng)的過(guò)程,分為2部分:


設(shè)



對(duì)應(yīng)的范圍,由x的[0, -a] 變?yōu)?[0, a]
所以:


即:


這個(gè)時(shí)候,

  • 如果 f(x) 是 偶函數(shù),有




  • 如果 f(x) 是 奇函數(shù),有





例子

一些例子


例子10


因?yàn)?br>

是偶函數(shù),有

所以:


例子11


因?yàn)?br>

是奇函數(shù),有

所以


最后編輯于
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