# 13.3 积分的诀窍
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积分技术基本上是向后看的微分技术。
区分和的规则:**它是求和**的导数之和,对积分产生相同的事实:**积分之和的积分是它们积分的总和。**
**13.3.1 产品规则倒退**
产品规则说,产品的**导数是通过区分每个因素得到的总和,好像另一个因素是不变的,并将结果加起来。**
当我们知道如何处理被积函数![](https://img.kancloud.cn/7b/23/7b232cd58549cc7556f231b7531edf9b_63x16.gif)时,我们可以向后看这个作为处理形式![](https://img.kancloud.cn/d8/53/d8538f5db3bcdbb4ff10f346c7de4dc4_59x16.gif)的被积函数的方法。因为,我们可以将产品规则写为
![](https://img.kancloud.cn/e1/7d/e17db3ecca3930bf254ab0e075204a53_237x18.gif)
积分双方告诉我们
![](https://img.kancloud.cn/78/99/78997668fbd862781794d651f0fc7aa0_551x147.gif)
该陈述称为**“按部分积分”**,对于![](https://img.kancloud.cn/22/fe/22fe5a86e1fe9b24fa13d87962115032_72x20.gif)或![](https://img.kancloud.cn/df/d1/dfd1711f876fb5ff975a8639d53a6b07_38x18.gif)或![](https://img.kancloud.cn/b2/e0/b2e0c7ca8d4ad7c3bb82d8df7fc9c2a7_51x18.gif)等整数有用。
例如,要集成![](https://img.kancloud.cn/df/d1/dfd1711f876fb5ff975a8639d53a6b07_38x18.gif),请设置![](https://img.kancloud.cn/32/45/324503e502d505875035887d4c2f7f19_97x18.gif)和![](https://img.kancloud.cn/9c/5a/9c5a476b42b96a9c484c32dd9fed687f_109x18.gif)。然后我们有![](https://img.kancloud.cn/18/66/18660be3990b6d3ca1d0177cf847d387_127x24.gif)和![](https://img.kancloud.cn/55/b3/55b3873e1339738ea02c2888be9cf837_68x18.gif)。因此![](https://img.kancloud.cn/cf/10/cf10bb9908f4a1fb4de0213b73a18695_67x18.gif)是![](https://img.kancloud.cn/b2/e0/b2e0c7ca8d4ad7c3bb82d8df7fc9c2a7_51x18.gif)而![](https://img.kancloud.cn/7b/23/7b232cd58549cc7556f231b7531edf9b_63x16.gif)是![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif)。
我们可以得出结论,![](https://img.kancloud.cn/f8/f8/f8f866ab3678a853e3a66b2004f1b3e1_9x8.gif)从![](https://img.kancloud.cn/f8/f8/f8f866ab3678a853e3a66b2004f1b3e1_9x8.gif)到![](https://img.kancloud.cn/a0/76/a07675eb420c5a094218ccaf1bb3763f_8x13.gif)的积分是![](https://img.kancloud.cn/81/f2/81f2b325fa10de204f5ebb4fb686830e_194x18.gif)。这个答案通常写成
![](https://img.kancloud.cn/d4/73/d473fb2763261c56934f8a9e8143e3a3_110x21.gif)
**练习 13.7 上面提到的其他积分:![](https://img.kancloud.cn/6f/25/6f256acbc153db933df2f35efc398db8_41x14.gif)和![](https://img.kancloud.cn/05/c1/05c1f7a564db754ed8045aef7fa3c068_42x13.gif)以及![](https://img.kancloud.cn/b2/e0/b2e0c7ca8d4ad7c3bb82d8df7fc9c2a7_51x18.gif)的积分![](https://img.kancloud.cn/22/fe/22fe5a86e1fe9b24fa13d87962115032_72x20.gif)。**
**13.3.2 反向链条规则**
链规则告诉我们如何区分![](https://img.kancloud.cn/f0/04/f0048e66425bdbc2023c6e296bda0547_57x18.gif),答案是![](https://img.kancloud.cn/38/5a/385a6cf55bfac6e32d72ad5ad35cdc9c_42x42.gif)。
这告诉我们,如果我们能够将一个被积函数识别为具有![](https://img.kancloud.cn/18/66/18660be3990b6d3ca1d0177cf847d387_127x24.gif)形式,我们可以将它积分到![](https://img.kancloud.cn/27/c1/27c11d38861f9ac633487203cd801278_19x13.gif)上,以便在![](https://img.kancloud.cn/a0/76/a07675eb420c5a094218ccaf1bb3763f_8x13.gif)评估![](https://img.kancloud.cn/f0/04/f0048e66425bdbc2023c6e296bda0547_57x18.gif),而不是在![](https://img.kancloud.cn/f8/f8/f8f866ab3678a853e3a66b2004f1b3e1_9x8.gif)进行评估。
我们能用这种方式认识什么?
以下是您应该考虑的例子:![](https://img.kancloud.cn/de/54/de54e40adf49dcfd0e1889441b2b9ce9_90x20.gif)和![](https://img.kancloud.cn/c9/5e/c95e22413247a6966a68e871b5ce18c1_39x39.gif)。尝试猜测在每种情况下为![](https://img.kancloud.cn/36/0b/360b6c9ce1e70871de7227fbd8063a26_32x18.gif)选择什么,看看你是否可以让它工作。如果失败,请再试一次。
向后使用链规则有时被称为**替代方法**。
我们不会详述这个话题。要真正学会使用这些方法中的任何一种,你必须每次练习它们十几次。对于替换规则来说,这是非常宝贵的经验,比如解决谜题。它可能很有趣,但起初它看起来像是苦差事。
我们注意到,通过适当的魔法替换,你可以将正弦和余弦的任何有理函数转化为一个合理的函数,你可以用足够的努力实际积分它。在过去,可积函数表及其积分表非常有用。这些东西现在可以在网上找到。
**有什么我们无法积分的吗?**
当然是。积分![](https://img.kancloud.cn/70/c8/70c859fec89856d418b2f8534e9a2ce5_27x37.gif)和![](https://img.kancloud.cn/60/31/6031c1310bf5e467e9181d804aa396da_72x20.gif)是实例,对于这些实例,没有可以用从同一性函数,正弦和指数获得的组合表达的解。实际上,现代电子表格通常将其积分作为非标准但电子表格可用函数包含在内。
(错误函数,或 erf,例如,
![](https://img.kancloud.cn/0c/db/0cdb6d742d44af7bc2fb71496570e7b3_183x44.gif)
是 Excel 7 在其工程公式中可用的函数,它可以作为电子表格中任何位置内容的一部分输入。)
如今,您可以查阅许多可用程序中的任何一个,例如 Maple,Mathematica 和 Matlab,它们将为您提供任何可行积分的正式解决方案,以及针对那些无法精确集成在函数方面的任意精度的解决方案我们定义了。
我们现在转向这样一个问题:积分是否可行,即在数值上确定曲线下面积?第 2 章对此进行了微小的讨论。
- 第 0 章:为何学习微积分?
- 0.1 你应该知道什么
- 0.2 什么是微积分?我们为什么要研究它?
- 第 1 章:数字
- 1.1 什么是数字?有理数
- 1.2 小数和实数
- 1.3 复数
- 复数运算
- 1.4 可数集(消遣)
- 第 2 章:使用电子表格
- 2.1 什么是电子表格?
- 2.2 斐波纳契数
- 2.3 帕斯卡的三角形
- 2.4 与电子表格集成
- 第 3 章:线性函数
- 3.1 什么是函数?
- 3.2 线性函数
- 3.3 线性
- 第四章:函数的二次型和导数
- 4.1 更复杂的函数
- 4.2 二次函数的斜率
- 第 5 章:有理函数和导数的计算
- 5.1 有理函数的导数
- 第 6 章:指数函数,替换和链规则
- 6.1 最有用函数的导数
- 第 7 章:三角函数及其导数
- 7.1 二维数学
- 7.2 三角学和导数以及加法定理
- 第 8 章:反函数及其导函数
- 8.1 反函数
- 8.2 微分反函数
- 8.3 更多规则
- 第 9 章:数值微分和不可微函数
- 9.1 数值微分
- 9.2 绘制导数图
- 9.3 不可微函数
- 第 10 章:微分的回顾
- 10.1 复习
- 第 11 章:微分在求解方程中的应用
- 11.1 求解方程
- 第 12 章:反导数
- 12.1 反导数
- 第 13 章:曲线下面积;定积分
- 13.1 区域:定义,名称和符号
- 13.2 微积分和确定区域的基本定理
- 13.3 积分的诀窍
- 第 14 章:数值积分
- 14.1 数值积分计划
- 14.2 积分的“规则”
- 14.3 为什么这些规则有效?
- 第 15 章:平行数字的面积和体积;行列式
- 15.1 有符号面积和体积
- 15.2 表示平行边的图形
- 15.3 行列式的属性
- 15.4 求解行列式
- 15.5 用于求解电子表格中的行列式的爱丽丝梦游仙境方法
- 第 16 章一些纯数学
- 16.1 极限和点集拓扑简介
- 16.2 紧集
- 16.3 杂注
- 16.4 Lebesgue 积分
- 第 17 章:物理的建模应用
- 17.1 垂直运动建模
- 17.2 弹簧建模(谐波振荡器)
- 17.3 受迫振荡
- 17.4 简单电路
- 第 18 章捕食者猎物模型
- 18.1 捕食者猎物模型
- 第 19 章:求解微分方程
- 19.1 计划
- 19.2 一阶微分方程
- 19.3 二阶微分方程
- 19.4 行星运动