黃麗云
【摘要】對不定積分公式的來源、基礎作分析,進而指出分部積分公式的應用原理,以幫助學生加深對不定積分的認識,靈活地用好分部積分公式,提高計算積分的能力.
【關鍵詞】不定積分;分部積分公式;導數(shù)
一、引 言
分部積分公式是計算積分的重要公式之一,但對于具體的積分問題,選取公式中的函數(shù)u與v′(或dv)具有較大的靈活性,初學者不易把握.文\[1\]中指出,選取u和v′一般要考慮兩點:(1) v要容易求得.(2)∫vdu要比∫udv容易積出.對于第一點,把有積分公式的函數(shù)選作v′,v自然容易求得;但對于第二點,往往難于把握,若對可能的幾種選法都作試探比較則很費時.因此,討論如何選取u與v′的文獻很多,人們還總結了積分中常出現(xiàn)的基本初等函數(shù)選作v′的優(yōu)先順序,具有很強的實用性.本人在數(shù)學分析的教學實踐中,力圖在思想方法、辯證原理等方面引導學生作更多思考.對于不定積分,應用辯證原理分析公式的來源、基礎,有利于學生更好地理解分部積分公式及其應用原理,靈活地用好公式,提高計算積分的能力.
二、公式來源分析
不定積分的定義是非構造性的,從它自身的定義出發(fā),直接開展討論很困難.
定義:函數(shù)f(x)在區(qū)間I的所有的原函數(shù)F(x)+C(C∈R)稱為函數(shù)f(x)的不定積分,表為
∫f(x)dx=F(x)+C (F′(x)=f(x)).
定義中并沒有明確給出求原函數(shù)的具體公式,因此,計算不定積分比求解有明確公式的問題困難得多.對于非構造性定義,應用事物總是相輔相成或相反相成的原理,借助其反面來討論是一種常用的思路,不定積分正是如此.將導數(shù)公式表中的公式反轉過來得到基本積分表,由函數(shù)代數(shù)和的導數(shù)公式推得代數(shù)和的不定積分公式,由函數(shù)乘積的導數(shù)公式則得到了分部積分公式,至于函數(shù)之商的導數(shù)公式,其形式較復雜,因此很少利用它來討論函數(shù)之商的不定積分,而是把商的積分視為乘積的積分來處理.
三、公式基礎分析
對于上述積分公式,分析其基礎——導數(shù)公式的規(guī)律、特點,有助于理解和用好這些積分公式.導數(shù)公式表給出了各類基本初等函數(shù)的導數(shù),比較求導前后的兩個函數(shù)的形式,以下四類特征值得關注.