分部积分法
函数四则运算的求导法则的逆用
分部积分法是微积分学中的一类重要的、基本的计算积分的方法。它是由导数的乘法法则和微积分基本定理推导而来的。它的主要原理是将不易直接求结果的积分形式,转化为等价的易求出结果的积分形式的。常用的分部积分的根据组成被积函数的基本函数类型,将分部积分的顺序整理为口诀:“反对幂三指”。分别代指五类基本函数:反三角函数对数函数幂函数、三角函数、指数函数的积分。
公式推导
分部积分法:设及是两个关于x的函数,各自具有连续导数及,且不定积分存在,按照乘积函数求微分法则,则有存在,且得分部积分公式如下
证明:由
对上式两边求不定积分,即得分部积分公式,也将其简写为
如果将dv和du用微分形式写出,则亦可得出
上两式就把的积分转化为的积分,即将复杂的被积函数简单化。
例如,要求,则依分部积分法则,令
如此
则按上述公式有
四种典型模式
一般地,从要求的积分式中将凑成dv是容易的,但通常有原则可依,也就是说不当的分部变换不仅不会使被积分式得到精简,而且可能会更麻烦。分部积分法最重要之处就在于准确地选取dv,因为一旦dv确定,则公式中右边第二项中的du也随之确定,但为了使式子得到精简,如何选取dv则要依du的复杂程度决定,也就是说,选取的dv一定要使du比之前的形式更简单或更有利于求得积分。依照经验,可以得到下面四种典型的模式。记忆模式口诀:反(函数)对(数函数)幂(函数)三(角函数)指(数函数)。
模式一
通过对求导数后,中的比u更加简洁,而与v的类型相似或复杂程度相当。
例如,对于形如,,的不定积分(其中为m次多项式),由于对多项式求微分可以降次,且三角函数或指函数的积分则较容易求得,所以可以令,而将另一个函数看成通过分部求得积分。
例如求
首先,
对该式第二项再按此模式进行分部积分,得
故原式
模式二
通过对求导数使得它的类型与的类型相同或相近,然后将它们作为一个统一的函数来处理。例如对形如,,,,等的积分,总是令,则则为一个次的多项式,另一个函数(等)看成。通过分部积分,很容易求出不定积分
例如,求
而该式第二项为
故原积分式
模式三
利用有些函数经一次或二次求导数后不变的性质,通过一次或二次分部积分后,使等式右端再次产生,只要它的系数不为1,就可以利用解方程的方法求出原积分。
例如,对于积分和
按法则对他们进行分部积分得
这样,所求积分均由另一个积分所表示出来,将这两式相加和相减(即解方程)得到所求积分表达式
以及
这两个通用表达式就可以求出该类型的所有积分式,比如
模式四
对某些形如的不定积分,利用分部积分可降低的次数,求得递推公式,然后再次利用递推公式,求出。
例如,对于积分
当时,
当时,
而该式的第二项又可变换为
将其带入上式,则得到
最后,得到统一的递推关系式
定积分
不定积分的分部积分法一样,可得
简写为
例如
示例
例1:
例2: 
回代即可得到的值。
参考资料

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目录
概述
公式推导
四种典型模式
模式一
模式二
模式三
模式四
定积分
示例
参考资料