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。
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
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)。
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。
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。
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。
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。