考研数学公式()




考研数学公式,

正弦或余弦的正整数幂的不定积分,并不存在统一的公式。但是分情况讨论后,还是可以归纳出公式来的。其中当指数是奇数时,公式相对简单,老黄上一篇文章中已经给大家分享了。这里要继续分享超麻烦的偶指数公式。先探究余弦的情况:

探究1:求I_(2m)=∫(cosx)^2mdx,m∈N*.

【奇指数可不需要记这个I,可见偶指数难度提升了不少。当然,不需要你自己去探究公式,只需要记下老黄推导的公式的话,就不会发现它的难点的,过程如果出错,以图为准】

解:I_(2m)=∫(cosx)^(2m)cscxsinxdx

【余割和正弦是互为倒数,相乘等于1】

=-∫(cosx)^(2m)cscxdcosx

【利用了dcosx=-sinxdx】

=-(cosx)^(2m+1)cscx+∫cosxd((cosx)^(2m)cscx)

【分部积分公式的运用,注意符号的变化】

=-(cosx)^(2m+1)cscx-∫(2m*(cosx)^2+(cosx)^(2m+1)cscxcotx)dx

【把上一步的微分部分求出来的结果】

=-(cosx)^(2m+1)cscx-2m*I_(2m)-∫(cosx)^(2m+2)(cscx)^2dx

【把上面的cotx化成了cosxcscx,就能凑成这个样子】

=-(cosx)^(2m+1)cscx-2m*I_(2m)+∫(cosx)^(2m+2)dcotx.

【利用了(cscx)^2dx=-dcotx】

(2m+1)*I_(2m)=-(cosx)^(2m+1)cscx+∫(cosx)^(2m+2)dcotx

【对上面的结果进行了移项合并同类项I_(2m)】

=-(cos)^(2m+1)(cscx-cosxcotx)-∫cotxd(cosx)^(2m+2)

【又应用了一次分部积分法,还合并了前面两项,进行因式分解】

=-sinx(cosx)^(2m+1)+(2m+2)I_(2m+2).

【其中sinx=cscx-cosxcotx,并将上面的凑分部分解出来,就可得了这样一个递增的公式,没有关系,移项化一化,就可以反过来变成递减的了】

所以(2m-1)*I_(2m-2)=-sinx(cosx)^(2m-1)+2m*I_(2m)

【这是用m-1代替上面的m】

∴I_(2m)=((2m-1)I_(2m-2)+sinx(cox)^(2m-1))/2m

【递减公式就出来了】

=((2m-1)(2m-3))/(2m(2m-2))I_(2m-4)+sinx(((2m-1)*(cosx)^(2m-3))/(2m(2m-2))+(cosx)^(2m-1))/2m)

【继续嵌套I_(2m-4)的结果,式子已经很复杂了,但我们还要这样不断地嵌套下去,一直到m等于1为止,就可以解出这个不定积分了】

=…=(2m-1)x/((2m))+sinx*∑(i=1->m)((2m-2i)(2m-1)(cosx)^(2m-2i+1))/((2m)(2m-2i+1))+C.

【这就是最后的公式,你瞧吓人不吓人!下面用图片展示,会省略掉部分步骤】

由于内容已经很长很复杂,下面例题和练习部分,全部只用图片的形式展示。但是老黄仍有部分讲解,特别是包含最关键求正弦偶数次幂不定积分公式的部分。

例1:求∫(cosx)^4dx.

例1运用了两种方法,方法一是一般的解法,并不难,关键是公式中的m=2,很小,大了用一般解法就解不了。解法二运用了公式,得到的结果可以转化成展开式的形式。

例2:求∫(cosx)^100dx.

例2的m=50,如果不用老黄的公式,不信你能解出来!呵!当然如果你喜欢的话,尽可以挑战一下。接下来探究正弦的偶指数幂的不定积分。并不需要再进行一篇探究1那样的复杂过程,只需运用sin(x+π/2)=cosx,以及cos(x+π/2)=-sinx,就可以利用上面的公式巧妙地推出来了。

探究2:求∫(sinx)^2mdx,m∈N*.

解:原积分=∫(cos(x+π/2))^(2m)d(x+π/2)=∫(cost)^2mdt

【这里有一个换元t=x+π/2】

=(2m-1)t/((2m))+sint*∑(i=1->m)((2m-2i)(2m-1)(cost)^(2m-2i+1))/((2m)(2m-2i+1))+C1

【还要换元换回来,由于最后还有出现一个常数项,所以这里用C1,而不用C】

=(2m-1)x/((2m))-cosx*∑(i=1->m)((2m-2i)(2m-1)(sinx)^(2m-2i+1))/((2m)(2m-2i+1))+C.

【这才是最后的公式,除了正弦和余弦与前面的公式互调之外,中间还有一个符号的变化】

下面是例3.你可以对结果求导,虽然很麻烦,但求得出来结果很解压,有太多巧合,像上帝设计好的一样。

再来一道练习,和上一篇文章最后的练习很相似。它其实涉及偶数幂函数与反正弦函数积的不定积分公式。

练习:求∫x^7arcsinxdx.

老黄这样的文章,能看得下去的人很少,能看得下去的人都很厉害,老黄就是为能看得下去的人服务的。

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