高级积分技巧
递归积分(recursive integration)
递归积分是一种宽泛的习惯:通过把一个积分与它自身、或它自身的更简单版本联系起来来求解。约化公式是其中一种,但这个家族更大:有时分部积分会让原积分重新出现在右边,于是你把它当作未知量代数地解出。这个名字抓住的精神是——倚靠问题的结构,而不是去找一个全新的原函数。
经典例子是 e^x cos(x) dx 的积分。分部积分一次,你得到一个新的 e^x sin(x) 的积分;再分部一次,e^x cos(x) 的积分带着符号重新出现。记原积分为 I,你得到形如 I = (某式)- I 的方程,直接解就行:2I =(某式),于是 I 等于它的一半。没有基本情形,没有逐级下行——递归一圈就自我闭合。另一些递归设置则会逐级下行,如约化公式,终止于一个已知的小情形。
这种思路远不止用于积分:它和幂级数法、弗罗贝尼乌斯方法里级数系数的递推关系是同一逻辑——每个系数由更早的系数定义。诚实的提醒是:代数闭环这一招只在积分确实回到自身(至多差一个常数因子)时才管用;若分部的选择不断产生全新的积分,那你不是在递归,而是在游荡,应当换一种拆法。
设 I = e^x cos(x) dx 的积分。两次分部积分给出 I = e^x cos(x) + e^x sin(x) - I,于是 2I = e^x (cos x + sin x),I = e^x (cos x + sin x) / 2 + C。
原积分重新出现,于是你代数地把它解出,而不必继续积分。
自相抵消的环只在重现的积分是原积分的常数倍时才闭合。若某个符号或因子使它仅仅相似而不成比例,方程便解不出,说明你选错了分部方式。
又称
另见