如何整合sqrt(x ^ 2 + 4x)dx?

如何整合sqrt(x ^ 2 + 4x)dx?
Anonim

回答:

#int sqrt(x ^ 2 + 4x) dx = sinh(2cosh ^ -1((x + 2)/ 2)) - 2cosh ^ -1((x + 2)/ 2)+ C#

说明:

因为只处理一个更容易 #X# 在平方根下,我们完成广场:

#x的^ 2 + 4X =(X + 2)^ 2 + K#

#x的^ 2 + 4X = X ^ 2 + 4X + 4 + K#

#K = -4#

#x的^ 2 + 4X =(X + 2)^ 2-4#

#int sqrt(x ^ 2 + 4x) dx = int sqrt((x + 2)^ 2-4) dx#

现在我们需要进行三角替换。我将使用双曲线三角函数(因为割线积分通常不是很好)。我们想使用以下标识:

#COSH ^ 2(THETA)-1 =双曲正弦^ 2(THETA)#

要做到这一点,我们想要 #(X + 2)^ 2 = 4cosh ^ 2(THETA)#。我们可以解决 #X# 得到我们需要的替代品:

#X + 2 = 2cosh(THETA)#

#X = 2cosh(THETA)-2#

相互融合 ##THETA,我们必须乘以导数 #X# 关于 ##THETA:

#dx /(d theta)= 2sinh(theta)#

#int sqrt((x + 2)^ 2-4) dx = int sqrt((2cosh(theta))^ 2-4)* 2sinh(theta) d theta =#

#= 2int sqrt(4cosh ^ 2(theta)-4)* sinh(theta) d theta = 2int sqrt(4(cosh ^ 2(theta)-1))* sinh(theta) d theta =#

#= 2 * sqrt(4)int sqrt(cosh ^ 2(theta)-1)* sinh(theta) d theta =#

现在我们可以使用身份 #COSH ^ 2(THETA)-1 =双曲正弦^ 2(THETA)#:

#= 4int sqrt(sinh ^ 2(theta))* sinh(theta) d theta = 4int sinh ^ 2(theta) d theta#

现在我们使用身份:

#双曲正弦^ 2(THETA)= 1/2(COSH(的2θ)-1)#

#4 / 2int cosh(2theta)-1 d theta = int 2cosh(2theta) d theta-2theta =#

我们可以做一个明确的替换 #2cosh(的2θ)#,但答案很明显 #sinh(的2θ)#:

#=双曲正弦(的2θ)-2theta + C#

现在我们需要撤消替换。我们可以解决 ##THETA 要得到:

#THETA = COSH ^ -1((X + 2)/ 2)#

这给出了:

#sinh(2cosh ^ -1((X + 2)/ 2)) - 2cosh ^ -1((X + 2)/ 2)+ C#