MathLabs
Định lýĐã chứng minh

Phương pháp nguyên hàm từng phần

Phát biểu

Nếu u=u(x)u=u(x) và v=v(x)v=v(x) khả vi trên một khoảng KK, thì ∫u dv=uv−∫v du\int u\,dv = uv - \int v\,du, tức ∫u(x)v′(x) dx=u(x)v(x)−∫u′(x)v(x) dx\int u(x)v'(x)\,dx = u(x)v(x) - \int u'(x)v(x)\,dx.

Vì sao đúng?

Nguyên hàm từng phần đảo ngược quy tắc đạo hàm của tích: nó không loại bỏ dấu tích phân, nhưng chuyển đạo hàm từ một thừa số (vv) sang thừa số kia (uu), đó chính xác là bước đi đúng khi uu trở nên đơn giản hơn sau khi lấy đạo hàm (như u=xu=x thành u′=1u'=1) trong khi v′v' vẫn dễ lấy nguyên hàm — biến một tích khó như ∫xex dx\int x e^x\,dx thành một tích dễ.

Phác thảo chứng minh

Theo quy tắc đạo hàm của tích, (uv)′=u′v+uv′(uv)' = u'v + uv'. Sắp xếp lại, uv′=(uv)′−u′vuv' = (uv)' - u'v.

Lấy nguyên hàm (theo xx, trên KK) của cả hai vế. Ở vế phải, (uv)′(uv)' hiển nhiên có nguyên hàm chính là uvuv (sai khác một hằng số, theo định lý duy nhất), nên ∫uv′ dx=∫(uv)′ dx−∫u′v dx=uv−∫u′v dx\int uv'\,dx = \int (uv)'\,dx - \int u'v\,dx = uv - \int u'v\,dx.

Viết dv=v′(x) dxdv = v'(x)\,dx và du=u′(x) dxdu=u'(x)\,dx biến điều này thành dạng ghi nhớ gọn ∫u dv=uv−∫v du\int u\,dv = uv - \int v\,du. Trong thực hành, một thừa số được chọn là uu (để lấy đạo hàm) và phần còn lại là dvdv (để lấy nguyên hàm), thường ưu tiên lấy đạo hàm thừa số trở nên đơn giản hơn (đa thức, lôgarit) và lấy nguyên hàm thừa số vẫn dễ xử lý (exe^x, sin⁡x\sin x, cos⁡x\cos x).

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. James Stewart (2015). Calculus: Early Transcendentals
  2. Michael Spivak (2008). Calculus
  3. Manuel Bronstein (1998). Symbolic Integration Tutorial