#创作挑战赛#

在《倚天屠龙记》中有这么一个桥段,赵敏假扮张无忌到武当去赚张三丰,被张无忌戳破。赵敏要张无忌和他的三个手下比武,赢了才肯给他“黑玉断续膏”去治疗六侠殷梨亭,前提条件是只许使用武当的武功。张三丰当即教了张无忌太极拳和太极剑的功夫。并且要求,张无忌把新学的招式全部忘了,再学新的招式,最后要达到忘掉所有招式的境界。

倚天屠龙记十大高手他排第三(倚天屠龙记中的高数思想)(1)

小说里各人都不能理解,各位看官应该能理解其中的奥妙吧。这其实是高数中的一种思想。最能体现在第一积分换元法的应用上。当你熟练之后,就会觉得第一积分换元法是似有而无的。好象有,但如果让你说出是怎么回事,你可能说不出来,但就是能应用得得心应手。这是怎么回事呢?

第一积分换元法的内容是这样的:

定理:(换元积分法)设g(u)在[α,β]上有定义,u=φ(x)在[a,b]上可导,且α≤φ(x)≤β,x∈[a,b],并记f(x)=g(φ(x))φ’(x), x∈[a,b].

(第一换元积分法)若g(u)在[α,β]上存在原函数G(u),则f(x)在[a,b]上也存在原函数F(x),且F(x)=G(φ(x)) C,即

∫f(x)dx=∫g(φ(x))φ’(x)dx=∫g(u)du=G(u) C=G(φ(x)) C.

倚天屠龙记十大高手他排第三(倚天屠龙记中的高数思想)(2)

其奥妙的程度比之张三丰的太极功夫,可以说是毫不逊色的。很多学习高数的小伙伴,甚至熟练掌握其中奥秘的高手,恐怕也很难把它解释得完整透彻吧。因此,我们对第一换元积分法的应用,更多是建立在具体的步骤(招式)上的。

运用第一积分换元法的一般步骤:(完整版)

(1)凑微分;

就是将不定积分化为∫g(φ(x))φ’(x)dx=∫g(φ(x))dφ(x)的形式;

(2)换元;

记u=φ(x),则原积分=∫g(u)du. (目标是化为基本积分公式)

(3)求积分;

应用基本积分公式:∫g(u)du=G(u) C.(什么符号并不重要,就是那个意思)

(4)代入内函数;

∫g(u)du=G(u) C=G(φ(x)) C.

倚天屠龙记十大高手他排第三(倚天屠龙记中的高数思想)(3)

显然,有了这些招式,我们要运用第一积分换元法,就变得思路清晰了。

例1:求∫(3x 4)dx.

其实不换元也是可以的,但我们的目的是强化换元法,所以还是换一下元试试吧。

证:原积分=1/3*∫(3x 4)d(3x 4)

令u=3x 4, 则原积分=1/3*∫udu=u^2/6 C(这两步是牙牙学语,稚童学步,真正学会的人,一般都不会有这两步,直接在心里完成就可以了,因此慢慢地,就忘了这两“招”)

=(3x 4)^2/6 C.

=(3x^2 8x)/2 C.(如果不用换元法,得到的结果是这样的。看,两者似乎不太一样?难道错了?其实没错,两者的差只是一个常数而已。一切尽在常数C中。)

倚天屠龙记十大高手他排第三(倚天屠龙记中的高数思想)(4)

例2:求∫cos(3x 4)dx.

证:原积分=1/3*∫cos(3x 4)d(3x 4)=1/3*sin(3x 4) C.

倚天屠龙记十大高手他排第三(倚天屠龙记中的高数思想)(5)

瞧,例2就直接把中间两"招", 换元和求积分给省略了。这样就变得非常简洁!

例3:求∫xe^(2x^2)dx.

解:原积分= 1/4*∫e^(2x^2 )d(2x^2)= 1/4*e^(2x^2) C.

倚天屠龙记十大高手他排第三(倚天屠龙记中的高数思想)(6)

继续忘掉中间两招。长此以往,就连老黄自己都换了有第一换元积分法这回事了。

练习:求∫dx/(2x 1).

解:原积分= 1/2*∫(d(2x 1))/(2x 1)= 1/2*ln|2x 1| C.

倚天屠龙记十大高手他排第三(倚天屠龙记中的高数思想)(7)

你瞧,这不就和张无忌学太极是一个道理的吗?老黄诚不欺汝欸!

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