双元法出自知乎答主 “虚调子”,本质上是一种特殊的凑微分手段,用来求解分式带根号的不定积分十分方便,在我下一篇有关莫比乌斯变换的笔记中要经常用到,所以先写一篇关于双元法的笔记吧

实圆微分式

对于实圆:

取微分:

虚圆微分式

对于虚圆:

取微分:

双元第一公式:

Re:

合分比由

Im:

双元第三公式

Re:

Im:

总括为

双元乘积公式

其中

最终形式

双元点火不足公式

对于

递推公式

推论(特殊情况)

其余常见构型

典型例题

我们先从简单的基本积分开始,熟悉双元法的解题流程

普通双元配凑

一、

令 $y=\sqrt{x^2+a^2}$,则有 $y^2-x^2=a^2$,取微分得 $x\, \mathrm{d}x=y\, \mathrm{d}y$

且有

则原式为

二、

令 $y=\sqrt{a^2-x^2}$

则原式为

三、

令 $m=\sqrt{x+1},m=\sqrt{1-x}$,则有 $m^2+n^2=2$,取微分得 $x\, \mathrm{d}x=y\, \mathrm{d}y$

则原式为

四、

原式为

五、

同上题所示设双元

原式为

六、

原式为

接下来是一些技巧性配凑

对勾双元配凑

七、

原式为

注:为确保严谨,此处最好用如下公式进行间断点修正

八、

对勾三元

原式为

三角三元

九、

原式为

其他双元配凑

十、

原式为

十一、

原式为

双元法还有许多延申(如下图所示),本文所介绍的方法足以解决绝大部分的简单不定积分,想继续深入了解的请关注”虚调子”大佬的知乎账号