分部积分法

分部积分法是处理乘积型被积函数的重要方法。

基本公式

选择 uu 和 dvdv 的原则

例子

例子 1:∫xcos⁡xdx\int x \cos x dx

解:

  • 设 u=xu = x,dv=cos⁡xdxdv = \cos x dx
  • 则 du=dxdu = dx,v=sin⁡xv = \sin x
  • ∫xcos⁡xdx=xsin⁡x−∫sin⁡xdx=xsin⁡x+cos⁡x+C\int x \cos x dx = x \sin x - \int \sin x dx = x \sin x + \cos x + C

例子 2:∫x2exdx\int x^2 e^x dx

解:

  • 设 u=x2u = x^2,dv=exdxdv = e^x dx
  • 则 du=2xdxdu = 2x dx,v=exv = e^x
  • ∫x2exdx=x2ex−∫2xexdx\int x^2 e^x dx = x^2 e^x - \int 2x e^x dx
  • 再次使用分部积分法:设 u=2xu = 2x,dv=exdxdv = e^x dx
  • 则 du=2dxdu = 2 dx,v=exv = e^x
  • ∫2xexdx=2xex−∫2exdx=2xex−2ex+C\int 2x e^x dx = 2x e^x - \int 2 e^x dx = 2x e^x - 2e^x + C
  • 所以 ∫x2exdx=x2ex−(2xex−2ex)+C=x2ex−2xex+2ex+C\int x^2 e^x dx = x^2 e^x - (2x e^x - 2e^x) + C = x^2 e^x - 2x e^x + 2e^x + C

例子 3:∫ln⁡xdx\int \ln x dx

解:

  • 设 u=ln⁡xu = \ln x,dv=dxdv = dx
  • 则 du=1xdxdu = \frac{1}{x} dx,v=xv = x
  • ∫ln⁡xdx=xln⁡x−∫x⋅1xdx=xln⁡x−∫dx=xln⁡x−x+C\int \ln x dx = x \ln x - \int x \cdot \frac{1}{x} dx = x \ln x - \int dx = x \ln x - x + C

练习题

练习 1

使用分部积分法计算 ∫xsin⁡xdx\int x \sin x dx。

参考答案

解题思路:使用分部积分法。

详细步骤:

  1. 设 u=xu = x,dv=sin⁡xdxdv = \sin x dx
  2. 则 du=dxdu = dx,v=−cos⁡xv = -\cos x
  3. ∫xsin⁡xdx=x(−cos⁡x)−∫(−cos⁡x)dx=−xcos⁡x+sin⁡x+C\int x \sin x dx = x(-\cos x) - \int (-\cos x) dx = -x \cos x + \sin x + C

答案:−xcos⁡x+sin⁡x+C-x \cos x + \sin x + C

课程路线图

  1. 1

    高等数学之函数探秘

    先修课程

    函数是高等数学的核心概念,本系列文档系统介绍函数的基本概念、性质和应用。

    前往课程
  2. 2

    数列

    先修课程

    数列是高等数学的基石,本系列文档系统介绍数列的基本概念、性质、极限理论及其应用。

    前往课程
  3. 3

    高等数学之极限的世界

    先修课程

    极限是微积分的基础,也是高等数学中最重要的概念之一。

    前往课程
  4. 4

    高等数学之连续

    先修课程

    连续性知识点的完整学习指南,包含基本概念、间断点分类、初等函数连续性等。

    前往课程
  5. 5

    一元函数微分学

    先修课程

    一元函数微分学的完整学习指南,包含学习路径、核心概念、常见错误和学习建议。

    前往课程
  6. 6

    一元函数积分学

    当前课程

    学习不定积分与定积分的理论和计算,并应用于几何与物理问题。

    前往课程
下一站

数学考研大纲与真题

探索函数、极限、微积分等核心概念,为科学与工程领域奠定坚实的数学基础。

开始学习