常用不常规积分

本文详细介绍了考研数学中一些不常见的积分方法,包括方型法、记忆型公式及其推导,如傅里叶级数常用积分。还列举了需要背诵的经典定积分和解题过程中遇到的独特积分题目,例如2017年和2020年张宇1000题的部分题目,以及通过重积分法、求导法和换元法解决的积分问题。

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一.方型法

①:

∫ a 1 c o s t − b 1 s i n t a 1 s i n t + b 1 c o s t d t = l n ∣ a 1 s i n t + b 1 c o s t ∣ + C \int\frac{a_1cost-b_1sint}{a_1sint+b_1cost}dt=ln|a_1sint+b_1cost|+C a1sint+b1costa1costb1sintdt=lna1sint+b1cost+C
于是:
∫ a 2 s i n t + b 2 c o s t a 1 s i n t + b 1 c o s t d t = A ∫ a 1 s i n t + b 1 c o s t a 1 s i n t + b 1 c o s t d t + B ∫ a 1 c o s t − b 1 s i n t a 1 s i n t + b 1 c o s t d t \int\frac{a_2sint+b_2cost}{a_1sint+b_1cost}dt=A\int\frac{a_1sint+b_1cost}{a_1sint+b_1cost}dt+B\int\frac{a_1cost-b_1sint}{a_1sint+b_1cost}dt a1sint+b1costa2sint+b2costdt=Aa1sint+b1costa1sint+b1costdt+Ba1sint+b1costa1costb1sintdt
待定系数法求出 A , B A,B A,B
原 式 = A t + l n ∣ a 1 s i n t + b 1 c o s t ∣ + C 原式=At+ln|a_1sint+b_1cost|+C =At+lna1sint+b1cost+C

②:

∫ 1 1 + c o s t d t = ∫ 1 1 + c o s 2 t 2 − s i n 2 t 2 d t = ∫ 1 2 c o s 2 t 2 d t = ∫ s e c 2 t 2 d t 2 = t a n t 2 \int\frac{1}{1+cost}dt=\int\frac{1}{1+cos^2{\frac{t}{2}}-sin^2{\frac{t}{2}}}dt=\int\frac{1}{2cos^2{\frac{t}{2}}}dt=\int sec^2\frac{t}{2}d\frac{t}{2}=tan\frac{t}{2} 1+cost1dt=1+cos22tsin22t1dt=2cos22t1dt=sec22td2t=tan2t

二.记忆型

①:

( s e c   t ) ′ = s e c   t ⋅ t a n   t (sec\ t)'=sec\ t\cdot tan\ t (sec t)=sec ttan t
( s e c t + t a n t ) ′ = ( s e c 2 t + s e c t ⋅ t a n t ) (sect+tant)'=(sec^2t+sect\cdot tant) (sect+tant)=(sec2t+secttant)
∫ s e c t d t = l n ∣ s e c t + t a n t ∣ + C \int sectdt=ln|sect+tant|+C sectdt=lnsect+tant+C
推导:
∫ s e c t   d t = ∫ s e c t ( s e c t + t a n t ) ( s e c t + t a n t ) d t = ∫ ( s e c 2 t + s e c t ⋅ t a n t ) ( s e c t + t a n t ) d t = ∫ 1 s e c t + t a n t d ( s e c t + t a n t ) = l n ∣ s e c t + t a n t ∣ + C \int sect\ dt=\int\frac{sect(sect+tant)}{(sect+tant)}dt=\int\frac{(sec^2t+sect \cdot tant)}{(sect+tant)}dt=\int\frac{1}{sect+tant}d(sect+tant)=ln|sect+tant|+C sect dt=(sect+tant)sect(sect+tant)dt=(sect+tant)(sec2t+secttant)dt=sect+tant1d(sect+tant)=lnsect+tant+C

②:

( c s c t ) ′ = − c s c t ⋅ c o t t (csct)'=-csct\cdot cot t (csct)=csctcott
( c s c + c o t ) ′ = − ( c s c 2 + c s c ⋅ c o t ) (csc+cot)'=-(csc^2+csc\cdot cot) (csc+cot)=(csc2+csccot)
∫ c s c t   d t = ∫ c s c t ( c s c t + c o t t ) ( c s c t + c o t t ) d t = ∫ ( c s c 2 t + c s c t ⋅ c o t t ) ( c s c t + c o t t ) d t = ∫ − 1 c s c t + c o t t d ( c s c t + c o t t ) = − l n ∣ c s c t + c o t t ∣ \int csct\ dt=\int\frac{csct(csct+cott)}{(csct+cott)}dt=\int\frac{(csc^2t+csct \cdot cott)}{(csct+cott)}dt=\int\frac{-1}{csct+cott}d(csct+cott)=-ln|csct+cott| csct dt=(csct+cott)csct(csct+cott)dt=(csct+cott)(csc2t+csctcott)dt=csct+cott1d(csct+cott)=lncsct+cott

万能公式的那种

u = t a n x 2 u=tan\frac{x}{2} u=tan2x
x = 2 a r c t a n   u x=2arctan\ u x=2arctan u
d x = 2 1 + u 2 dx=\frac{2}{1+u^2} dx=1+u22

s i n x = 2 s i n x 2 c o s x 2 1 = = 2 s i n x 2 c o s x 2 s i n 2 x 2 + c o s 2 x 2 = 2 u 1 + u 2 sinx=\frac{2sin\frac{x}{2}cos\frac{x}{2}}{1}==\frac{2sin\frac{x}{2}cos\frac{x}{2}}{sin^2\frac{x}{2}+cos^2\frac{x}{2}}=\frac{2u}{1+u^2} sinx=12sin2xcos2x==sin22x+cos22x2sin2xc

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