第五步:求各个部分分式的积分
根据前面的内容,一个真分式可以分解为以下四种分式之和:
它们都是可以直接求积分的。第三、四种分式求积分感觉会比较复杂,但解题中出题通常会简单一些,关键是要理解这些分式可以通过什么手段进行求积分。下面给出四种分式的求积分方法。
第一种分式积分
第一种分式积分非常简单:
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第二种分式积分
第二种分式积分,第二种分式也很容易:
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第三种分式积分
第三种分式积分,这种分式积分会复杂一些,我们一步步讲:
首先,我们观察到
, 跟 是同次的,因此可以把 表示为 的形式。我们通过分式除法: 因此有:
第一部分现在很容易求解:
现在看第二部分:
我们把要积分的式子,构造成
,利用 求解: 到此,就成功求出其积分:
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第四种分式积分
求解第四种分式的积分:
这个积分是最复杂的,因此题出的也少。
首先,跟第三种分式中的一样,我们先把
变成 的形式: 左边这部分可以直接求出来:
现在看右边,右边其实相当于求以下式子的积分:
我们接下来先讨论这种类型的式子如何求积分,设:
利用分部积分法,设
,因此 因此:
因此:
把
放到左边: 当
时,数列 的初项为: 这样,我们就解决了形如
的积分。回到我们第四种分式的积分中: 第二部分,使用换元法设
,就可以把它转化为 的形式,从而使用上面的数列
Link to original公式,求出最终结果。