การหาปริพันธ์โดยใช้สูตรลดทอน

ในแคลคูลัสเชิงปริพันธ์ การหาปริพันธ์โดยใช้สูตรลดทอน เป็นวิธีการที่ใช้ความสัมพันธ์เวียนเกิด ใช้เมื่อนิพจน์ที่มีตัวแปรเสริมเป็นจำนวนเต็ม ซึ่งโดยปกติอยู่ในรูปของเลขยกกำลังของฟังก์ชันเบื้องต้น หรือผลคูณของฟังก์ชันอดิศัย และพหุนามที่มีดีกรีใด ๆ ไม่สามารถหาปริพันธ์โดยตรงได้ แต่การใช้วิธีการหาปริพันธ์อื่น ๆ สามารถกำหนดสูตรลดทอนเพื่อให้ได้ปริพันธ์ของนิพจน์เดียวกันหรือคล้ายกันที่มีตัวแปรจำนวนเต็มเสริมที่ต่ำลง โดยจะลดความซับซ้อนของปริพันธ์ลงทีละน้อยจนกระทั่งสามารถหาค่าได้ [1] วิธีหาปริพันธ์นี้เป็นหนึ่งในวิธีแรก ๆ ที่ใช้กัน

วิธีการหาสูตรลดทอน

สูตรลดทอนสามารถหาได้โดยใช้วิธีการหาปริพันธ์ทั่วไป เช่นการหาปริพันธ์โดยการแทนค่า การหาปริพันธ์โดยการแยกส่วน การหาปริพันธ์โดยการแทนค่าฟังก์ชันตรีโกณมิติ การหาปริพันธ์โดยการหาเศษส่วนย่อย ฯลฯ แนวคิดหลักคือให้ปริพันธ์ที่มีตัวแปรเสริมจำนวนเต็ม (เช่น เลขยกกำลัง) ของฟังก์ชันเป็น In ปริพันธ์ที่มีกับค่าตัวแปรเสริมที่ต่ำลง (เลขยกกำลังต่ำกว่า) ของฟังก์ชันนั้นให้เป็น เช่น In -1 หรือ In -2 ซึ่งทำให้สูตรลดทอนเป็นประเภทหนึ่งของความสัมพันธ์เวียนเกิด กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ สูตรลดทอนจะทำให้ปริพันธ์

อยู่ในรูปของ

เมื่อ

วิธีการคำนวณหาปริพันธ์

ในการคำนวณหาปริพันธ์ เราให้ n เป็นค่าของตัวแปรเสริม และใช้สูตรลดทอนเพื่อแสดงอยู่ในรูปของปริพันธ์ของ (n – 1) หรือ (n – 2) ปริพันธ์ที่มีเลขยกกำลังต่ำกว่าสามารถนำมาใช้คำนวณปริพันธ์เลขยกกำลังสูงกว่าได้ โดยกระบวนการนี้ทำต่อไปซ้ำ ๆ จนกว่าจะถึงจุดที่สามารถหาปริพันธ์ฟังก์ชันได้ โดยปกติเมื่อเลขยกกำลังของฟังก์ชันดังกล่าวเป็น 0 หรือ 1 จากนั้นเราทำการแทนค่าผลลัพธ์ก่อนหน้านั้นอีกครั้งจนกระทั่งเราหา In ได้[2]

ตัวอย่าง

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของวิธีการใช้สูตรลดทอน

ปริพันธ์ของฟังก์ชันโคไซน์

โดยทั่วไปปริพันธ์เช่น

สามารถหาค่าได้โดยการใช้สูตรลดทอน

, สำหรับ n = 1, 2 ... 30

เริ่มต้นโดยการตั้งให้

สามารถเขียนใหม่ได้เป็น

หาปริพันธ์โดยการแทนค่าดังนี้

สามารถหาปริพันธ์โดยการแยกส่วน

ดังนั้นสูตรลดทอนคือ

ตัวอย่างเพิ่มเติมจากตัวอย่างด้านบนสามารถนำมาใช้หาปริพันธ์สมมติให้ n = 5

คำนวนหาปริพันธ์ที่มีเลขดัชนีต่ำกว่า

แทนค่ากลับได้

โดยที่ C เป็นค่าคงที่

ปริพันธ์ของเลขชี้กำลัง

ตัวอย่างทั่วไปอีกอันคือ

เริ่มโดยการตั้งให้

หาปริพันธ์โดยการแทนค่า

สามารถหาปริพันธ์โดยการแยกส่วน

เลื่อนดัชนีกลับไป 1 (n + 1n และ nn – 1)

แก้หา In

ดังนั้นสูตรลดทอนคือ

วิธีทางเลือกอื่นในการหาสูตรลดทอนทำได้โดยเริ่มจากการแทนค่า

หาปริพันธ์โดยการแทนค่า

สามารถหาปริพันธ์โดยการแยกส่วน

ซึ่งให้สูตรลดลดทอนเมื่อแทนค่ากลับ

ซึ่งเท่ากับ

อีกทางเลือกหนึ่งในการหาสูตรลดทอนได้โดยการบูรณาการแบบแยกส่วน

จำไว้ว่า

ซึ่งให้สูตรลดทอนเมื่อแทนค่ากลับ

ซึ่งเท่ากับ

รายการสูตรลดทอนจำนวนเต็ม

ฟังก์ชันตรรกยะ

ปริพันธ์ต่อไปนี้[3] ประกอบด้วย

  • ตัวประกอบของรากเชิงเส้น
  • ตัวประกอบเชิงเส้น และรากเชิงเส้น
  • ตัวประกอบกำลังสอง
  • ตัวประกอบกำลังสอง , สำหรับ
  • ตัวประกอบกำลังสอง , สำหรับ
  • ตัวประกอบกำลังสอง (ลดทอนไม่ได้)
  • รากที่สองของตัวประกอบกำลังสองที่ลดทอนไม่ได้
ปริพันธ์ สูตรลดทอน
ปริพันธ์ สูตรลดขนาด
ปริพันธ์ สูตรลดขนาด
ปริพันธ์ สูตรลดขนาด
ปริพันธ์ สูตรลดขนาด
ปริพันธ์ สูตรลดขนาด
ปริพันธ์ สูตรลดขนาด

ฟังก์ชันอดิศัย

ปริพันธ์ต่อไปนี้[4] ประกอบด้วย

  • ตัวประกอบของไซน์
  • ตัวประกอบของโคไซน์
  • ตัวประกอบของผลคูณและผลหารของไซน์และโคไซน์
  • ผลคูณ/ผลหารของตัวประกอบเลขชี้กำลังและกำลังของ x
  • ผลคูณของตัวประกอบเลขชี้กำลังและไซน์/โคไซน์
ปริพันธ์ สูตรลดทอน

สูตรเหล่านี้สามารถรวมกันให้อยู่ในรูป In

และในรูป Jn

ปริพันธ์ สูตรลดรูป
ปริพันธ์ สูตรลดทอน

อ้างอิง

  1. Mathematical methods for physics and engineering, K.F. Riley, M.P. Hobson, S.J. Bence, Cambridge University Press, 2010, ISBN 978-0-521-86153-3
  2. Further Elementary Analysis, R.I. Porter, G. Bell & Sons Ltd, 1978, ISBN 0-7135-1594-5
  3. http://www.sosmath.com/tables/tables.html -> รายการปริพันธ์ไม่จำกัดเขต
  4. http://www.sosmath.com/tables/tables.html -> รายการปริพันธ์ไม่จำกัดเขต

บรรณานุกรม

  • Anton, Bivens, Davis, Calculus, 7th edition.