微積分習題——微分的重複利用

2021-03-01 白告皓的學習小屋

昨晚為了找到學習的狀態,練了幾題不定積分,發現了一個我以前未曾注意的點,今天用一題來展示,我們先看一下這一題:

 

初看三個函數相乘,最煩的還是既有三角函數又有x,兩種毫不相干的函數混在了一起,又有secx的四次方,不過若是我們熟悉函數的導數,我們就可以發現,tanx乘secx dx就相當於dsecx,因為secx的導數是tanx乘secx嘛,那麼我們開開心的得到了我們常規用法得到的東西:

常規的的想法絕對是用部分積分就乘出去了是不是,那麼我們就試試唄,看看會得到什麼:

******(此處省略一萬字髒話),這麼複雜的式子再求導開出來不就更複雜了嗎!可是我們再這麼罵娘也沒用,依舊無法解決問題,那麼是不是說明我們的想法有問題呢?或者說,行不通了呢?

由於從這裡開始行不通了,因此我們網上追溯看看哪步開始可以解決問題。

我們一共就寫了兩步,這步不行,那就看看它的上家是不是有問題?

我們看到xsecx三方和dsecx其實也是一頭霧水,我們之所以會出現第二個等號是因為我們通常是這樣用部分積分法展開的嘛,那麼我們試試打破常規,觀察一下!

一般來說,我們想要突破口,一定是從我們已有知識來尋找改變,那麼哪裡有我們已學知識呢?

換元,有理函數。

顯然,有三角函數的肯定不是有理函數了,那麼換元?

換元行得通嗎?顯然不可能行得通,為何?

我們看到,既有x又有三角函數,那麼不管是換secx還是換x都是徒勞,因為又會回到x和三角函數的組合下,可是我們再去想,換元我們要注意什麼呢?

「同學們,換元的時候要注意dx和dt的變換,換元一定要換乾淨!」

老師是不是常說要換就要換乾淨?

那麼和這題有聯繫嗎?難道我們要把secx再求導回去嗎?那不就回去了嗎?那麼我們看看d後面的部分和d前面的部分

xsecx三方,dsecx?

有相同的部分secx,又有什麼聯繫呢?

2xdx=x平方dx

那麼secx三方dsecx是不是可以把secx看成x?

那麼突破口就出現了!

我們嘗試secx三方和dsecx組合!

我去!部分積分好像可行了!

那麼我們部分積分試試:

這樣就清爽多了呢!一切好像又回到了正軌,那麼我們下面主要進攻點就下secx四次方的積分了,我們單獨來看,secx四次方可以拆成(1+tanx方)的平方,可是這樣的話,又出現了tanx四次方的積分,我們就又無從下手了,因此我們下面還不能高興過早,想想怎麼解決這個secx四次方呢?

secx平方是不是tanx的導數?是不是又可以和dx組合了?算了,不管了!死馬當活馬醫!

哈哈,那麼secx平方我們就可以寫成1+tanx平方啦,那麼後面就自然而然出來了!寫寫看!

那麼,此題到現在,我們就完整的解出來了,下面我們寫一下完整步驟!

那麼我們從這題學到了什麼呢?下面總結一下:

當有類似於xdx這樣的形式時,我們就可以再次利用微分把前面的x調到dx部分,當然,x是另一個函數,比如本題就是secx三次方乘dsecx。

做不下去時,我們要返回上面的步驟看看是否可以改變思路來簡化題目。

對於secx平方要敏感的知道它是tanx的導數,因此我們可以對secx高階進行一定的降階得到tanx平方的形式,就回到了我們熟悉的部分。

以上就是今天分享的題目,如果大家有時間,一定要自己嘗試做一遍此題,我覺得它對我來說挺有幫助,因此分享給大家,當然,自己不去思考與理解,看一題記一題是不可能學好數學的,所以我強烈建議大家自己寫一遍!祝大家期末順利,寒假愉快!

相關焦點

  • 公開課 AP微積分難點3-利用微分求導數
    微積分課程的三大基本功:求極限,求導數,求積分。在導數這一部分,高中階段普遍使用導數規則來求(這不廢話麼!不然用啥求?)。但是當同學們學到多元微積分之後,更為有力的工具是全微分(聽不懂沒關係,當做是13格很高的東西就好),因為它是一次施法,遍地開花(如求完全微分之後,偏導數自然就得到了)。這次課我們就使用微分法來求導數。
  • AP微積分複習經驗總結
    2.AP微積分AB與BC五分率如何?很多報名微積分考試的考生,大多數同學認為它是「最簡單」的一門AP,實際情況究竟如何呢?微積分本身知識點並非簡單,而是AP微積分BC的五分率非常高,可以達到近50%。 導致其五分率高的原因是AP微積分BC的容錯率非常高,接近25%-30%。也就是說,108分的卷子,你到了大約75分以上就可以五分了。
  • 習題解答——一階微分方程及其解法(1)
    本節重點:可分離微分方程的求解;齊次微分方程的求解知識點回顧1、可分離變量的微分方程若一階微分方程可化為則上述方程稱為可分離變量的微分方程。步驟2:兩邊積分,即則上述方程稱為齊次微分方程。齊次微分方程的解法:變量代換法。
  • 高數022|微分 微積分裡的微來了
    大家都知道 高數 其實也叫「微積分」,而我們今天就要正式接觸這一思想
  • 撼人心靈的微積分
    馮·諾依曼也說:「微積分是近代數學中最偉大的成就,對它的重要性無論作怎樣的估計都不會過分。」 科學是無國界的,但是各國的科學作品又總是保留著各國的特點。俄羅斯或者蘇聯的微積分強調數學的嚴密性,法國強調抽象性,而英國則追求比較古典的、接近牛頓風格的數學。教育部推進雙語教學,以與國際接軌。在選材上,歐美教材具有很大的優勢。
  • 這款遊戲幫助你學會微積分!利用微積分才能通關!
    微積分,是高等數學中研究函數的微分,也是很多學生的難題。要說難學的知識,高等數學中的微積分肯定算一個!而像微積分這樣的高等數學,大家肯定認為和遊戲八竿子打不著,遊戲裡要融入微積分的知識那就太難了,而利用遊戲來學習微積分似乎還可以試試!
  • 大師寫的行雲流水的微積分教材:《微積分及其應用》
    ·特雷爾合著的單變量微積分教材,內容覆蓋了一元微積分的基礎,包括:數列的極限、函數的連續性、函數的微分、可微函數的基本理論、導數的應用、函數的積分、積分的方法、積分的近似計算,以及微分方程。《微積分及其應用(中譯本)》與拉克斯的另一著名教材《線性代數及其應用》簡明清晰、行雲流水的風格一致,通過引入許多背景自然的應用實例,兩位作者致力於引導讀者對微積分這一重要的基礎課題獲得理解。《微積分及其應用(中譯本)》末尾還提供了部分習題的答案。
  • 微積分研究對象是微分和積分?錯了,都不是,是它
    微積分研究對象是微分和積分?錯了,都不是,是它文/虹野很多人在中學都學習過微積分,認為微分就是求導公式、積分就是求面積,簡單的把微積分當作微分學和積分學。從數學的結構上來說這樣認為並沒有什麼問題,但是從學習者的角度來看問題就比較大了,即便是學習者把微積分的公式記得滾瓜爛熟依然無法理解微積分的意義和價值。關於微積分無用論的說法存在已久,此時我們需要知道微積分的研究對象是什麼。微積分的研究對象是我們早就熟悉的「函數」,微積分可以說是研究函數的「可微性」和「可積性」。
  • 分析學的5大「步」:微積分到函數論、泛函分析、微分方程
    微積分微積分是研究函數的微分、積分性質及其應用的數學分支學科,並成為數學其他分支的基礎,也是其他自然科學和工程技術的必備工具。現在微積分學教程,通常的目錄次序是極限、微分、積分,正好與歷史順序相反。微積分後續的發展與完善工作。牛頓和萊布尼茲彼此獨立地創造一般的符號和一整套形式的解析規則,形成可以應用的微積分學;到17世紀末,大部分微積分內容已經建立起來。
  • 微積分教學的幾點淺見
    對微積分這門學科來講,就是以微分與積分這對矛盾作為研究對象的。這點在恩格斯、列寧等一些經典著作中都早已指出。也就是說:微積分就是研究微分與積分這對矛盾的學問。這就決定了微積分的內容是由三個部分組成,即:微分、積分與指出微分與積分是一對矛盾的微積分基本定理這三部分。對於微分的部分與積分的部分都易於理解。對於第三部分,指出微分與積分是一對矛盾的微積分基本定理,也許得多說幾句。
  • 微積分原理之辨析
    本文簡要梳理了微積分發展史以從歷史的角度認識微積分並不是完美的,接著對於博文《也談微分的本質--兼評丁小平〈微分之講授〉》的觀點談幾點看法;最後簡介丁小平先生的工作。1.2、利用鏈式求導法則導出一階微分形式不變性,找到微分在無法明確x是自變量抑或中間函數的函數。用作者自己的話說就是「在簡單函數的微分概念明確後,複合函數,包括反函數,隱函數的微分計算都是水到渠成的事。無論是理論的構建,還是教學實踐,都必須採取循序漸進的方式,逐步加深理解,逐步拓展概念以及形式的廣延性。」
  • 高數微積分|課件|3.9 導數與微分在經濟學中的應用
    高數思維 導讀:同學們好,本期主要內容是高數微積分課件,就是說高等數學和微積分均可使用。滿滿的乾貨! 歡迎收藏,歡迎轉載!
  • 浙大電子屏播微積分習題督促複習迎考,學生戲言「花式虐人」
    浙大電子屏播微積分習題督促複習迎考,學生戲言「花式虐人」 澎湃新聞記者 姚似璐 2016-01-18 16:57 來源:澎湃新聞
  • 利用python的sympy求解微積分
    前言一般的數學算式math就可以解決了,但是涉及到極限,微積分等知識,math就不行了,程序中無法用符號表示出來。python中有一個sympy科學計算庫,專門用來解決數學的運算問題。求導/微分導數的幾何意義其實就是切線的斜率如下圖所示:一般公式:這裡y'或者f'(x)就是函數在x0處的導數。
  • 人類究竟需要什麼樣的微積分原理
    可是,時至今日大多數數學工作者還沒意識到要區分微積分方法與微積分原理,因為兩者不是一碼事。更讓人啼笑皆非的是,還有人認為微積分原理就是用來證明微積分方法是有用的,好像實踐並沒有證明過微積分方法是行之有效的。還有的數學家認為,即使現行微積分原理中的微分部分是錯誤的也沒關係,只要捨棄這部分就可以了,因為沒有微分這個原理照樣正確。
  • 微積分是數學的基礎,極限是微積分的核心,如何掌握「極限」?
    無論是非數學專業理工科的高等數學,還是數學專業的數學分析,微積分都是其最基礎、最重要的內容。在微積分的基礎上,繼續發展出:常微分方程論、偏微分方程論、微分幾何、實變函數論、複變函數論、解析數論等分支學科。微積分的地位,由此可見一斑,想躲是躲不過去的。
  • 微分意義,積分意義,牛頓-萊布尼茨公式
    d是微分的符號,沒有什麼實際的意義,微分就是無限的分割;「dx」就是把x軸上點無限的分割,「dy」就是把y軸無限的分割,「d2x」就是吧直線2x無限的分割,「d(x^2+1)」我想你應該知道了。微積分的意義在於利用直線的線性變化量來代替非線性函數的變化量,從而可以求得精確的曲頂梯形的面積。但是微積分的意義遠不止於此,無數自然界的現象都可以通過一定的方法建立微分方程組來描述之。從純粹的數學意義上而言,微積分利用線性手段解決非線性問題的思路乃是空前絕後的;什麼是微積分?
  • 什麼是分數階微分和積分?
    分數階微分和積分算子的最自然的地方是使用稱為柯西公式的公式進行重複積分。如果我們反覆取一個函數的n階反導數,則結果是:階乘函數的一般化是伽馬函數。如果我們注意到Γ(n)=(n-1)!RL集成遵循以下重要關係:一個人可能天真地假設我們完成了,並且我們可以簡單地定義分數微分以將α階為是這樣 問題(是其中一個問題)是,伽瑪函數未定義為零或負整數,這將使我們產生微分的泛化,甚至不能用於正則微分!我們必須要有創造力才能找到解決此問題的方法。
  • 第二章 導數與微分
    一、導數與微分的概念1.導數的概念:定義:設y=f(x)在x0的某領域內由定義如果極限存在,則稱f(x)在點x0處可導,並稱此極限為f(x)在點x0處的導數,記為2.微分的概念定義:設函數y=f(x)在點x0的某一鄰域內有定義,如果函數的增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0)可以表示為:Δy=AΔx+o(Δx),(Δx→0)
  • 傳說級萊茨狗標價近十億微積分!百度萊茨狗微積分如何獲取?
    傳說級萊茨狗標價近十億微積分!百度萊茨狗微積分如何獲取?最稀有的傳說級的萊茨狗在狗狗集市上標價999999999微積分,近十億微積分。用戶領取一隻百度萊茨狗看同時時獲得1000的微積分,微積分僅可用於狗市中相應數字狗的購買,不具有任何其他功能。