Перейти к содержанию

Интегрирование по частям, включая повторное применение

Математика Алгебра Сложность 2/5

Начало урока

Интегрирование по частям

Включая повторное применение

Замена одного интеграла на более простой — правило произведения, прочитанное наоборот

1. Вывод формулы — правило произведения наоборот

Отправная точка: правило произведения

Вспомним правило произведения для производных. Если $f(x)$ и $g(x)$ — дифференцируемые функции, то:

$$\frac{d}{dx}\bigl[f(x)\,g(x)\bigr] = f'(x)\,g(x) + f(x)\,g'(x)$$
Шаг 1: Проинтегрируем обе части

Проинтегрируем каждый член по $x$. Левая часть «отменяет» производную:

$$f(x)\,g(x) = \int f'(x)\,g(x)\,dx + \int f(x)\,g'(x)\,dx$$
Шаг 2: Перегруппируем

Выразим второй интеграл:

$$\int f(x)\,g'(x)\,dx = f(x)\,g(x) - \int f'(x)\,g(x)\,dx$$
Две формы записи
Дифференциальная запись (форма $u$-$v$)

Пусть $u = f(x)$, $dv = g'(x)\,dx$

Тогда $du = f'(x)\,dx$, $v = g(x)$

$$\boxed{\int u\,dv = u\,v - \int v\,du}$$

Это та форма, которую вы будете использовать чаще всего.

Явная запись через производные
$$\int f(x)\,g'(x)\,dx = f(x)\,g(x) - \int f'(x)\,g(x)\,dx$$

Удобна, когда нужно явно видеть функции и их производные.

Что на самом деле делает эта формула?

Интегрирование по частям заменяет один интеграл другим, плюс граничное произведение $uv$. Надежда в том, что новый интеграл $\int v\,du$ окажется проще, чем исходный $\int u\,dv$. Если это не так — вы выбрали неправильные части!

2. Выбор частей — правило ЛОАСП

Стратегический вопрос: какой множитель выбрать за $u$ (дифференцировать), а какой — за $dv$ (интегрировать)?

Приоритет LIATE (ЛОАСП)

Полезная эвристика — не абсолютное правило — ранжирует типы функций по тому, насколько они «хотят» быть $u$ (дифференцироваться):

Продолжите этот урок на YourAIZone

В полном уроке — объяснение целиком, разобранные примеры, частые ошибки, тесты с мгновенной проверкой и ИИ-репетитор. Начните сразу как гость или создайте аккаунт, чтобы сохранять прогресс.

В полном уроке

  • Объяснение целиком
  • Разобранные примеры
  • Частые ошибки и как их избежать
  • Тестовые вопросы: 15
  • ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы по теме
  • Отслеживание прогресса для ученика, родителей и учителя