徐 森
(陜西省建筑職工大學(xué),陜西 西安 710068)
在高等數(shù)學(xué)的教學(xué)過程中,不定積分運算是一個重點也是一個難點。重點主要體現(xiàn)在不定積分起到銜接微積分體系的一個作用。不定積分的學(xué)習(xí)以微分為基礎(chǔ),為后面定積分以及微分方程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ);而難點主要是不定積分是微分運算的逆運算,對于學(xué)生而言,屬于一個逆向思維的過程,學(xué)習(xí)起來較為抽象。
很多學(xué)生對于不定積分的計算總是掌握不好,究其原因,主要是對于基本概念以及基本方法的理解還不夠,沒有認(rèn)清這些概念方法如何應(yīng)用。本文在總結(jié)不定積分的基本概念和常用方法的基礎(chǔ)之上,對不定積分的運算特征進(jìn)行了分析。
教材[1]中定義1,定義2中關(guān)于原函數(shù)和不定積分的定義告訴我們,“不定積分是一個求全體原函數(shù)的過程,不定積分是微分運算的逆運算”。我們的基本積分公式正是根據(jù)微分與積分的互逆關(guān)系得出來的。另外,正確認(rèn)識了這種“互逆關(guān)系”后,不定積分的兩個基本性質(zhì)(1)、(2)也就好理解了。
根據(jù)不定積分的兩個基本性質(zhì):
發(fā)現(xiàn)不定積分運算的一個基本特征是“拆項的思想”,利用不定積分的基本性質(zhì),將一個復(fù)雜函數(shù)拆成若干個簡單函數(shù)相加減的形式,然后套用基本積分公式得出答案。
教材[1]中談到的積分方法主要有換元積分法和分部積分法。兩類積分法都包含了一種“乘法的思想”,即都是“處理兩個函數(shù)相乘的形式,且其中必有一個函數(shù)導(dǎo)函數(shù)存在”,即:
如果f(x)與g(x)存在函數(shù)關(guān)系,則用第一類換元積分法;反之,則為分部積分法。下面通過幾個例題進(jìn)行說明。
運用“乘法思想”為本解法的第一步變形提供了依據(jù)。
解法二:拆項思想與乘法思想的綜合
本題被積函數(shù)是一個整體,難以直接處理??紤]到“乘法思想”,希望通過變形,講被積函數(shù)整理成為兩個分式相乘的形式,從而想到“通分”。為本題的順利解決提供了思路。
本題最大的特點是被積函數(shù)形式簡單,可利用的條件較少。從“乘法思想”入手,考慮向被積函數(shù)乘以一個函數(shù),構(gòu)造微分等式,為解題提供條件。本題需要綜合利用“乘法思想”和“拆項思想”才能順利解決。
不定積分運算是高等數(shù)學(xué)計算中的一個重點也是難點,本文從計算思想上進(jìn)行了分析,提出兩種解題思想來解決不定積分問題。在遇到較為復(fù)雜的運算題目時,從解題思想的角度出發(fā),為題目變形提供思路,這樣處理積分問題也就有了套路可循。
[1]同濟大學(xué)數(shù)學(xué)系.高等數(shù)學(xué)(上冊)[M].北京:高等教育出版社,2004:114-157.
[2]胡林.淺談不定積分的運算思維[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報,2011(5):166.