选元对比
先看被积函数由哪些“角色”组成,再决定谁做 $u$、谁并入 $\mathrm{d}v$。定积分里选元正确与否,最直接的证据就是“新积分有没有变简单”。
这一节只盯住三件事:第一,定积分分部积分和不定积分分部积分最大的区别是边界项 $[uv]_a^b$;第二,选元不是背模板,而是为了让“新的积分”更简单;第三,看到复合结构时先判断要不要换元,再决定是否分部。
先看被积函数由哪些“角色”组成,再决定谁做 $u$、谁并入 $\mathrm{d}v$。定积分里选元正确与否,最直接的证据就是“新积分有没有变简单”。
不是所有分部都会“越分越简单”。把推荐方案和反向方案并排比较,才能真正看清选元价值。
通常让对数函数做 $u$,因为它求导后会变简单,而多项式或常见初等函数更适合并入 $\mathrm{d}v$。
看到“反、对、幂、指、三”这类角色时,先判断谁求导能降复杂度,别机械套顺口溜。
就算选元正确,只要边界项漏代上下限,结果仍然会错,所以最后一定要回到 $[uv]_a^b$ 检查。
定积分分部积分真正容易丢分的地方,不是公式写不出来,而是边界项 $[uv]_a^b$ 写了却没有完整代入。这里把“写公式、代上限、代下限、合并边界项”拆开看。
先固定模板:$\int_a^b u\,\mathrm{d}v = [uv]_a^b - \int_a^b v\,\mathrm{d}u$。这一步先不急着算数值,先把“边界项”和“新积分”分开。
把 $u(b)v(b)$ 和 $u(a)v(a)$ 分开写,避免把上下限一起塞进一行后丢号或漏项。
真正的边界项就是“上限代入值减下限代入值”,然后再与新的积分合并。
做完分部积分后,至少过这三道口令:边界项有没有完整代入?新积分是不是更简单?最终表达式是不是仍然是一道定积分求值题而不是残缺的半成品?
把边界项写成 $uv|_a^b$ 以后就跳过代值,或者把“减下限”漏成了“加下限”。
先把 $u(b)v(b)$ 和 $u(a)v(a)$ 单独写出来,再合并,基本不会丢符号。
不定积分分部后只留下新的积分;定积分分部后必须多带一块边界项,这正是本课的核心差异。
分部积分不是所有题的第一反应。看到复合结构时,要先判断是“直接分部”“先换元”“先换元再分部”还是根本不该分部。
典型特征是一个部分求导会明显变简单,另一个部分容易积分,且不需要先改变量结构。
如果主要难点来自复合结构或凑微分,先换元把结构理顺,再看是否还有必要分部。
先换元的目的不是多做一步,而是把题目变成“值得分部”的样子,然后再上分部积分。