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Using Substitution
Substitution rewrites the variable to simplify the integrand.
定积分的换元法
Substitution for definite integrals
If is differentiable and monotone on , with , and is continuous on , then
(phi): the substitution . Monotone + differentiable ensures one-to-one mapping of limits.
换元法要点
- Change limits: map to new limits .
- Monotone & continuous: pick monotone/differentiable so is continuous.
- Pattern spotting: try trig/hyperbolic for roots like ; linear for .
- Combine with parts: sometimes substitute to isolate a factor, then integrate by parts.
常见换元策略
- Linear: (shift/scale).
- Power: or .
- Trig: , for radicals , .
- Exponential/log: , .
应用例子
例 1 via .
例 2 using .
例 3 (substitution + parts as in steps).
练习题
练习 1
用换元法计算 。
参考答案
思路:。
答案:。
练习 2
用换元+分部积分求 。
参考答案
答案:。
练习 3
改编自2022考研数学一填空题
设 ,计算 。
参考答案
答案:。
Summary
本文出现的符号
| 符号 | 类型 | 读音/说明 | 在本文中的含义 |
|---|---|---|---|
| 希腊字母 | phi(fi) | 换元函数 | |
| 变量 | tee / yoo | 换元后的新变量 | |
| 数学符号 | integral | 定积分 |
中英对照
| 中文术语 | 英文术语 | 音标 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 换元法 | substitution method | /ˌsʌbstɪˈtjuːʃn ˈmɛθəd/ | 变量替换化简定积分 |
| 被积函数 | integrand | /ˈɪntɪɡrænd/ | 积分号内的函数 |
| 积分限 | limits of integration | /ˈlɪmɪts əv ˌɪntɪˈɡreɪʃn/ | 上下限 |
| 三角换元 | trigonometric substitution | /ˌtrɪɡəˈnɒmɪtrɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ | 用三角函数进行换元 |