纯三角函数积分的通用简单方法

doctorgao 发布于 2024-11-15 259 次阅读


在文章正式开始前,先说明本文所述方法必须要用到的基础知识

1、d(sinx)=cosxdx 2、d(cosx)=-sinxdx 3、d(tanx)=sec2xdx=(1/cos2x)dx 4、sin2x+cos2x=1

是的,仅需要这4个非常简单的式子用来作代换,就可以把所有指数为整数的三角函数的积分转化为有理分式的积分,不需要背诵任何其他复杂的积分公式。

现在开始正式讲述。首先,所有纯三角函数的积分的被积函数都可以化成以下形式:

sinmx/cosnx或多个此式之和,其中m,n为整数。

方法的总体思路是在提出一个sin/cos/tan的导数式后,将剩余的被积函数化成仅含该类三角函数的分式或多项式,从而换元转化为有理分式的积分。接下来,我们按m、n的奇偶性来对题目分成三种情况。

第一种情况:m、n一个为奇数一个为偶数。这种情况我们要提出sinx或cosx的导数,并把剩下的被积函数通过sin2x+cos2x=1化为仅含sinx或cosx的形式,下面来看例题

第二种情况:m、n均为偶数。这种情况我们要提出tanx的导数(即sec2x),然后把剩余被积函数化为仅含tanx的式子,下面的例题中提供了两种思路,一是在提出sec2x前先把需要的被积函数化好,二是先提出sec2x,再通过配“1”的方法将分子分母配成齐次式,再约掉cosx,结果是完全一致的。

第三种情况,m、n均为奇数,这种情况就就简单了,只需要提出一个tanx或1/tanx,就可转化为第二种情况

补充:留数法分解有理分式https://zhuanlan.zhihu.com/p/336225471?utm_psn=1840905767617716224

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最后更新于 2024-11-16