欧拉第三类替换 – 总结

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Krystian Karczyński

欧拉替换 I、II、III 类 – 不再需要更多

在之前的帖子中,我展示了如何在以下类型的积分中使用欧拉替换:

在这篇文章中,我们将讨论第三种也是最后一种欧拉替换,当积分中的:

二次多项式 , 有两个不同的根 , 也就是说,当它的 triangle greater than 0, 即当它可以写成乘积形式时: .

但是,在我们开始之前,让我们注意到这三种情况:

  • I 类,当 a>0
  • II 类,当 c>0
  • III 类,当有两个不同的根时

将使我们能够解决任何类型的积分:

事实上,I 类和 III 类就足够了。

为什么?

因为当 我们可以忽略它,因为二次多项式 变成了线性形式 , 我们可以用比欧拉更简单的替换来解决。

那么当 a<0 (不适合 I 类) 且二次多项式只有一个或根本没有根 (不适合 III 类) 时怎么办?

那么它的图形会是这样的(记得中学的 – 开口向下):

parabola

或者,如果根本没有根,那么会是这样的:

Wykres funkcji kwadratowej bez pierwiastków

这有什么启示?在这两种情况下,二次多项式将取负值(最多只有一个点除外),我提醒你,我们在计算积分:

也就是说,被积函数中的二次多项式在根号下,而根号不能从负值中计算出来(当然,我们在玩实数)。也就是说,这样的函数的定义域最多只有一个点,也就是说完全没有意义,我们肯定不会得到这样的例子。除非教授在编写测验例题时非常疲倦。

因此,可以忽略 a<0 且二次多项式 没有两个根的情况,现在显然 I 类和 III 类欧拉替换适用于任何类型的积分:

那么,让我们开始第三种欧拉替换。

欧拉替换 III 类

我们有一个积分:

,

其中 triangle greater than 0, 也就是说可以写成:

,

其中 是它的根。

我们在这里使用的替换是:

我们将这个替换平方,两边的二次多项式写成乘积形式(我们知道可以),将两边除以 并继续像之前的替换一样,依次确定:

最后我们将整个过程代入初始积分,结果是一个通常比较繁琐的有理积分。

开始吧。

例子

我们的 (也就是说 a<0,也就是说不使用 I 类替换),我们的 (也就是说 c<0,也就是说不使用 II 类替换),但我们的 ,所以我们可以使用 III 类替换。

首先计算

使用欧拉 III 类替换:

平方两边:

将左边的二次多项式写成乘积形式(记住这里的 !!!):

将两边除以

确定

我们有了 使用变量 确定的。现在我们来确定

回到我们的第一个替换,我们有:

插入确定的 ,我们得到:

我们有了漂亮的 确定的。现在只剩下 ,我们通过求 的导数来计算:

所以我们有了:

,一切使用变量 。我们将其插入积分中:

简化:

如预期,我们得到一个非常复杂的有理积分,我不会计算。

最后,值得注意的是…

关于欧拉替换的注意事项

我们有一个积分:

  ,

其中:

  • I 类,当 a>0
  • II 类,当 c>0
  • III 类,当有两个不同的根时

显然,经常可以用欧拉替换中的一个或甚至任意一个来解决(当 a>0,c>0 并且同时 triangle greater than 0)。

没问题,虽然由于计算的简便性,我建议优先使用 I 类,如果不行,则使用 II 类,如果还不行,则使用 III 类。

关于欧拉替换的内容就这么多,希望对你的学习有所帮助,欢迎在帖子下方留言讨论。

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