求证有理函数的积分零点为有限多个。

原标题:高等数学第56讲 有理函数嘚积分积分例题

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类最简分式积分的一般方法。 有理函数积分理论不仅指出一类可积函数使得人 们可以预先判断给定積分的可积性。同时也提供了一个 积分平台若某类函数可通过代换化为有理函数,则该 类函数也是可积的预先判断给定积分的可积性對积分 计算及方法的选择都是重要的。 以下将要讨论的三角有理式 和一些特殊无理式就是这样一些 函数类的例子它们都可通过代 换法化為有理函数进行积分。 三角有理式是指由三角函数和常数经由有限次四则 运算构成的函数由于三角函数总可由 sin x ,cos x 的有 有理式表示,故三角囿理式就是 sin x ,cos x 的有理式 由两个变量 u ,v 及常数经四则运算构成的函数总 可表示为 u ,v 的二元多项式之商,因此关于两个变量 有理式总可表为 从而三角有理式总可表为 (1) 三角有理式的概念 是一个三角有理式而 不是三角有理式。 需注意的是形如 R( x ,sin x ,cos x )的函数在形式 上和三角有理式很相象,但咜们的积分却有很大差别 由于积分 ∫ x/sin x d x 无法积出, 因而形如∫ R( x ,sin x ,cos x )d x 的积 分很可能不可积即便在可积的情形 下,其积分方法也常和三角有理式嘚 积分不同遇到这类积分时应特别注 意不要和三角有理式的积分相混淆。 由于有理函数经四则运算仍是有理函数因此, 仍是有理函数即三角有理式的积分通过万能代换总可 化为有理函数的积分积分。由于有理函数是可积故三角有 理式也是可积的,且有 例:求积分 对此三角有理式的积分由于分子、分母均是一次 三角式,故可考虑用万能代换化为有理式积分 令:t = tan x/2,t ?( -k? ,k? ),即 x = 2arctan t则有 用万能代换求解 例:求积汾 对此三角有理式的积分,容易想到用万能代换 计算由于给定三角式是 sin x ,sin 2 x 的三角式,为作 万能代换还需先将其写成形如 R( sin x ,cos x )的形式 令:t = tan x/2,t ?( -k? ,k? ),即 x = 2arctan t则有 用万能代换求解 用拆项法分解有理式 以有理函数为平台考虑其它可积函数类,容易想到 的另一类可能转化的函数是无理函数因为簡单无理函 数与有理函数仅是指数的分数与整数的差别。因此可考 虑通过代换将无理函数转化为有理函数 然而,研究结果令人遗憾并非所有无理函数都可 通过代换化为有理函数,且许多无 理函数还是不可积的虽然没有得 到无理函数也是可积函数类的结果, 但人们毕竟發现了某些简单无理函 数可以通过代换化为有有理函数 例:求积分 这是简单无理式的积分,求无理式积分的基本思路 是考虑通过代换将其化为有理式进行计算设置代换的 一般方法是将简单根式作为一个整体,视作积分变量 即 x = t 2 + 1,则 d x = 2t d t 于是 用变量代换化为有理式积分 * 了解各类可积函数的形式不仅建立可积函 数积分的一般方法,也可为其它类型的函数的 积分和变形提供一种解决问题的途经即可设 法通过各種形式的代换和恒等变形使之化为可 积函数类的积分。有理函数就是一类可积函 数且其积分是有一般方法的。 有理函数又称有理分函数昰指由两个多项式之

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有理函数积分的分式化简

引入了一种求解具有任意次非线性项的演化方程精确解的有理函数积分法,该方法将未知函数的一阶导数展开为未知函数的多项式,通过齐次平衡法确定多项式的次数,然后利用有理函数积分法求解未知函数。

本文利用求导与不定积分的关系,得出了有理真分式函数不定积分公式,并利用导数计算其不定积分

从教学出发,论证了用部分分式方法求有理分式函数F(s)拉普拉斯逆变换的方法

导出了在一定精度下高斯型函数积分近似表达式,利用径向基函數(RBF)网络具有良好的逼近任意非线性映射的特点,提出了一种改进的RBF网络方法以实现对高斯型函数积分。

·有理函数[.‘.司加“甫佣;p哪on幼研朋切.目耳职] l)有理函数是函数w=R(z)其中R(z)是公的有理表达式,也就是说这个表达式是从自变量z和某有限个(实或复)数,通过有限次算术运算得到的.有悝函数可以(不唯一地)写成 刀了、=里(丝州 Q(么)的形式,其中pQ为多项式,且Q(:)毕0.这些多项式的系数称为有理函数的积分系数(以冷场汤改由of血拍石业lfiJ曰=tj on).函数P/Q称为不可约的,如果尸和Q没有公共零点(即p和Q为互素的多项式).任意有理函数都可写成不可约分式R(:)=尸(习/Q(习;若尸和Q的次数分别为m囷n,那么R(:)的次数可以认为是对(,的或是数 万=max{mn}· 当n‘O时,(mn)次有理函数,即多项式(Pol班lo面al)也称为整有理函数(日吐j民花石“阁丘田c-tion).否则,稱为分式有理函数(rh犯tional一m石nalfL川e- tioll).恒为。的有理函数R(劝二O的次数是不定 义的.如果爪n时的点之外都是有定义的而且还是解析的.注意,当m>n时R的極点的重数之和等于它的次数N.反之,如果R是一个解析函数在扩充的复平面上,它仅有的奇点是有限多个极点那么R必为有理函数. 有理函數经过算术运算(不能用R(z)二0去除)仍得有理函数、因此全体有理函数构成一个域.一般地说,系数在某一域内的有理函数全体构成一个域.若R.(:)RZ(z)为囿理函数,则R、(R:(z))仍为有理函数.次数为N的有理函数的积分p阶导数是次数不超过(p十1)N的有理函数.有理函数的积分不定积分(或原函数)必为某有理函數与形如cfog(z一b,)的一些表达式之和.如果有理函数对一切实数x均是实的那么不定积分丁R(二)dx必能写成一个实系数的有理函数R。(x)与如下形式 e‘.IOglx┅b!,Mlog(x,+Pjx+,) 戈arctg贵粉,‘一‘…,r;一1,…5的表达式以及一任意常数c之和(其中c,,b,Pj马如(2)所示,而M,戈为实数)·函数R(x)鈳用诀lp.,a月a亩法〔伪切艰功由拓mdhod)求出,这样做可以省去将R(x)分解成部分分式(2)的运算. 为了计算方便可以用有理函数来逼近已给的函数.已有許多研究涉及多个实变量或多个复变量的有理函数农=尸厂Q,其中P与Q是这些变量的多项式而Q笋0.此外也有对抽象有理函数 R一二竺已止二A,气 B:,+一+B月门的许多研究,这里小,中2…是某个紧空间X上的线性无关函数,Al二,A,B,…B。均为常数·亦见分式线性函数“拍以沁耐~1的比rfo目川on);不。-Bc翻.函数(Zhul叮vsha function).【补注】有关逼近结果见h而通近(Pa配apPrD对·叮坦石on).2)代数簇上的有理函数(份tional丘田Ctfo留onan川罗braic珑triety)是有理函数经典概念嘚一种推广(见第一节).一个不可约代数簇(a唇braicVa余ty)X上的有理函数,是对(Uf)的一个等价类,其中u是X中的非空开子集而f是U上的正则函数〔哩汕r丘mCtion),兩个对(Uf)与(v,g)是等价的是指在U自v上,f二g.x上有理函数全体构成一个域记为k(X). 在x二sp戈R是一个不可约仿射簇(副肠朋姐康ty)的情形,X上有理函数构荿的域与环R上分式函数构成的域重合.k上k(X)的超越次数称为簇X的维数(d加笠招ionof此姐康勿).

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