A matematikai analízisben a parciális integrálás egy olyan módszer, amely függvények szorzatának integrálját írja át a szorzatban szereplő függvények deriváltjának, illetve primitív függvényének használatával. A módszer gyakran leegyszerűsíti az integrandust abban az értelemben, hogy az integrálszámítást egyszerűbben végre lehet hajtani parciális integrálást követően.

Ha adott két függvény , illetve alakban, a parciális integrálás szabálya szerint az integrál a következőképp írható át:

.

Elméleti levezetése Legyen és két folytonosan differenciálható függvény. A szorzat deriváltjára vonatkozó szabály a következő:

.

Mindkét oldalt szerint integrálva kapjuk, hogy

.

A határozatlan integrál definíciója alapján az egyenlet a következőképp egyszerűsödik le:

,

ebből pedig következik, hogy:

.

Egy határozott integrál esetében az analízis alaptételét használva pedig a következő kifejezésre jutunk:

Alkalmazásai

A parciális integrálás heurisztikus, és nem mechanikus módszer integrálok kiszámítására. Csak bizonyos esetekben érdemes alkalmazni, amikor megkönnyíti a számítást. Továbbá nem mindig látszik első ránézésre, hogy melyik két függvényt érdemes -nek, illetve -nek választani.

Polinom- és trigonometrikus függvények szorzata Számítsuk ki -et, ahol

.

Legyen

.

Ezután alkalmazva a parciális integrálás szabályát:

,

ahol az integrálási állandó.

Konstanssal szorzott függvények

Számítsuk ki -et, ahol

.

Ebben a formában még nem egyértelmű, hogyan hasznosítható a parciális integrálás. A következőképp átírva:

,

már egy szorzat van az integrál alatt, és a következőképp választhatjuk -et és -et:

.

Ezután alkalmazzuk a parciális integrálás szabályát:

,

ahol az integrálási állandó.

Egy egyszerűbb példa a természetes logaritmusfüggvény:

.

Legyen

.

Ezután alkalmazzuk a parciális integrálás szabályát:

,

ahol az integrálási állandó.

Trigonometrikus függvények szorzata

Számítsuk ki -et, ahol

.

Legyen

.

Ezután alkalmazzuk a parciális integrálás szabályát, a azonossággal:

Tehát

.

ahol az integrálási állandó.

Jegyzetek

Fordítás

Források

https://www.encyclopediaofmath.org/index.php/Integration_by_parts

Kategória:Analízis