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常见方法

Kamimika...大约 2 分钟学习笔记

常见方法

有理函数

有理函数: R(x)=Pn(x)Qm(x)R(x) = \dfrac{P_n(x)}{Q_m(x)} 可分解为四种形式

  • Axa\dfrac{A}{x-a}
  • A(xa)k\dfrac{A}{(x-a)^k}
  • Bx+Dx2+px+q\dfrac{Bx+D}{x^2+px+q}
  • Bx+D(x2+px+q)k\dfrac{Bx+D}{(x^2+px+q)^k}
  1. Qm(x)Q_m(x) 因式分解

    Qm(x)=(xa)k(x2+px+q)k Q_m(x) = (x-a)^k (x^2+px+q)^k

    因为方程可能有实根和(共轭的)虚根
  2. 用待定系数法求 A, B, D 的值

    R(x)=A1xa+A2(xa)2++Ak(xa)k+B1x+D1x2+px+q+B2x+D2(x2+px+q)2++Bkx+Dk(x2+px+q)k R(x) = \dfrac{A_1}{x-a} + \dfrac{A_2}{(x-a)^2} + \cdots + \dfrac{A_k}{(x-a)^k} + \dfrac{B_1 x + D_1}{x^2+px+q} + \dfrac{B_2 x + D_2}{(x^2+px+q)^2} + \cdots + \dfrac{B_k x + D_k}{(x^2+px+q)^k}

提示

待定系数法: 可以带特殊的 x 值使一些系数变成 0 方便解方程

例子

x3+1x35x2+6x=1+5x26x+1x(x2)(x3)=1+16x+92x2+283x3 \dfrac{x^3+1}{x^3-5x^2+6x} = 1 + \dfrac{5x^2-6x+1}{x(x-2)(x-3)} = 1 + \dfrac{\dfrac{1}{6}}{x} + \dfrac{-\dfrac{9}{2}}{x-2} + \dfrac{\dfrac{28}{3}}{x-3}

x4x4+5x2+4=15x2+4(x2+1)(x2+4)=1+13x2+1+163x2+4 \dfrac{x^4}{x^4+5x^2+4} = 1 - \dfrac{5x^2 + 4}{(x^2+1)(x^2+4)} = 1 + \dfrac{\dfrac{1}{3}}{x^2+1} + \dfrac{-\dfrac{16}{3}}{x^2+4}

三角有理式

形如 R(sinx,cosx)R(\sin x, \cos x) 的函数

R(u,v)R(u, v) 为将 u,vu, v 做有理运算得到的函数

  • R(sinx,cosx)=R(sinx,cosx)R(-\sin x, \cos x) = R(\sin x, \cos x)t=cosxt = \cos x

  • R(sinx,cosx)=R(sinx,cosx)R(\sin x, -\cos x) = R(\sin x, \cos x)t=sinxt = \sin x

  • R(sinx,cosx)=R(sinx,cosx)R(-\sin x, -\cos x) = R(\sin x, \cos x)t=tanxt = \tan x

  • R(sinx)cosxdx\int R(\sin x) \cos x dx, R(cosx)sinxdx\int R(\cos x) \sin x dx 型 令 t=sinxt = \sin xt=cosxt = \cos x

  • R(sin2x,cos2x)dx\int R(\sin^2 x, \cos^2 x) dx 型 令 t=tanxt = \tan x

  • cosmxcosnxdx\int \cos mx \cos nx dx, sinmxsinnxdx\int \sin mx \sin nx dx, cosmxsinnx\int \cos mx \sin nx 型 使用积化和差公式

提示

要善于使用拆凑(+xx+x-x, +11+1-1), 分子分母同乘, 三角函数变形等技巧化简

  • 万能公式: 令 t=tanx2t = \tan \dfrac{x}{2}, 则 x=2arctantx = 2\arctan t
    • sinx=2t1+t2\sin x = \dfrac{2t}{1+t^2}
    • cosx=1t21+t2\cos x = \dfrac{1-t^2}{1+t^2}
    • dx=2dt1+t2dx = \dfrac{2dt}{1+t^2} 化为#有理函数进行积分

根式

  • 根一次型: ax+bn\sqrt[n]{ax+b}, ax+bcx+dn\sqrt[n]{\dfrac{ax+b}{cx+d}}直接整体替换: 令根式等于 t
  • 根二次型: R(x+d,ax2+bx+c)R(x+d, \sqrt{ax^2+bx+c})
    • 乘积因子在分子d(ax2+bx+c)d(ax^2+bx+c) 线性表示 x+dx+d
    • 乘积因子在分母 利用倒置换: t=1x+dt = \dfrac{1}{x+d} 转化为乘积因子在分子型
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贡献者: wzh
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