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为什么在应用分部积分之前,要将 x7x^7√(1+x41+x^4) 重写为 x4⋅x3x^4\cdot x^3√(1+x41+x^4)?

重写被积函数将其分离为一个适合微分的因子和一个适合积分的因子。选择 x4x^4 进行微分可以降低其幂次,而剩余的因子 x31+x4x^3\sqrt{1+x^4} 可以通过换元法进行积分,因为其导数包含所需的 x3x^3 项。

适用条件

  • 被积函数是 x71+x4x^7\sqrt{1+x^4}。
  • 选择了分部积分法。
  • 第二个因子有可用的换元法。

理解与推导

  1. 识别原始被积函数 x71+x4x^7\sqrt{1+x^4}。
  2. 将 x7x^7 拆分为 x4⋅x3x^4 \cdot x^3。
  3. 将项分组为 x4x^4 和 x31+x4x^3\sqrt{1+x^4}。
  4. 指定 u=x4u = x^4 用于微分。
  5. 指定 dv=x31+x4dxdv = x^3\sqrt{1+x^4} dx 用于积分。
  6. 验证 dvdv 可以使用换元 w=1+x4w = 1+x^4 进行积分。

例子

脚本指出:“将 x⁷√(1+x1+x⁴) 重写为 x⁴ 乘以 x³√(1+x1+x⁴)。选择第一个因子进行微分,使得第二个因子可以通过换元法进行积分。”

容易误解的地方

  • 选择 x7x^7 作为微分因子,这导致 1+x4\sqrt{1+x^4} 难以直接积分。
  • 假设分部积分和换元法是互斥的技术。
  • 忘记拆分必须同时促进微分和积分。

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