不定积分热潮:双元法
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
有
Im:
故
双元第三公式
Re:
Im:
故
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、
令
原式为
五、
同上题所示设双元
原式为
六、
令
原式为
接下来是一些技巧性配凑
对勾双元配凑
七、
令
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
令
原式为
三角三元
九、
令
原式为
其他双元配凑
十、
令
原式为
十一、
令
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