积分计算的五个核心方法如下,涵盖不定积分与定积分的常见技巧:
一、换元积分法
通过变量替换简化积分表达式,分为两类:
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第一类换元法(凑微分法) :利用链式法则将积分转化为熟悉形式,例如 $\int x \cos(x^2) dx = \frac{1}{2} \sin(x^2) + C$。
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第二类换元法 :通过代数替换(如三角换元、倒代换)处理复杂积分,例如 $\int \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} dx = \arcsin(x) + C$。
二、分部积分法
将两个函数的乘积积分转化为两个简单函数的积分差,公式为: $$ \int u dv = uv - \int v du $$
适用于 $\int x e^x dx$ 等形式。
三、有理函数积分法
将真分式拆分为部分分式之和,例如: $$ \frac{1}{(x-1)(x+2)} = \frac{A}{x-1} + \frac{B}{x+2} $$
通过通分和对比系数求解常数 $A$ 和 $B$,再分别积分。
四、牛顿-莱布尼茨公式
计算定积分的数值,公式为: $$ \int_a^b f(x) dx = F(b) - F(a) $$
其中 $F(x)$ 是 $f(x)$ 的原函数,例如 $\int_0^1 x^2 dx = \frac{1}{3}x^3 \Big|_0^1 = \frac{1}{3}$。
五、定义法(定积分)
通过极限定义计算积分,将区间分割为 $n$ 份,取小区间代表值求和取极限,适用于复杂函数或理论推导。
总结 :实际计算中需根据被积函数特性选择合适方法,例如有理函数优先部分分式法,复杂积分可结合换元与分部积分法。