积分学
分部积分法(integration by parts)
分部积分法是用来对两样毫不相干的东西之乘积求积分的技巧——比如 x 乘 e^x,或 x 乘 sin(x)——这种情形里换元帮不上忙。你不去硬碰整个乘积,而是把它换成另一个、通常更容易的积分。这是一笔交易:你放弃那个难积分,换来一个简单的边界项加上一个更友好、便于收尾的积分。
它就是乘积法则的逆运算。乘积法则说,u*v 的导数是 u'v + uv';重排并积分后得到公式 integral u dv = uv - integral v du。你把被积函数分成一部分叫 u(你将对它求导)和一部分叫 dv(你将对它积分),再代入公式。对 integral x e^x dx,取 u = x,dv = e^x dx;则 du = dx,v = e^x,于是结果是 x e^x - integral e^x dx = x e^x - e^x + C。
全部诀窍在于把 u 和 dv 选得好:你希望新的积分 integral v du 比一开始的更简单。一条常用的经验法则是 LIATE——按对数、反三角、代数、三角、指数这个次序,优先把排在前面的那个因子选作 u——因为那个因子求导后往往会变简单。糟糕的选法只会塞给你一个更难的积分,所以如果新积分看上去更糟,就把两者的选择对调,再试一次。
integral u dv = uv - integral v du
逆用乘积法则,把一个积分换成一个边界项加上一个更易算的积分。
LIATE 是个有用的经验法则,而非定律——有些积分需要不同的分法、反复分部,或巧妙地绕回原积分,所以把它当作起手的猜测就好。
又称
另见