回答:
#1 / 3LN | X + 1 | -1 / 6ln | X ^ 2×1 + | + sqrt3 / 3tan ^ -1((2X-1)/ sqrt3)+ C#
说明:
首先分解分母:
#1 + X ^ 3 =(X + 1)(X ^ 2-X + 1)#
现在我们可以做部分分数:
#1 /(1 + X ^ 3)= 1 /((X + 1)(X ^ 2-X + 1))= A /(X + 1)+(Bx的+ C)/(X ^ 2-X +1)#
我们可以找 #一个# 使用掩盖方法:
#A = 1 /((文本(////))(( - 1)^ 2 + 1 + 1))= 1/3号
接下来,我们可以将双方乘以LHS分母:
#1 = 1/3(X ^ 2-X + 1)+(Bx的+ C)(X + 1)#
#1 = 1/3×^ 2-1 / 3×+ 1/3 + Bx的^ 2 + Bx的+ CX + C#
#1 =(1/3 + B)的x ^ 2 +(B + C-1/3)X +(C + 1/3)#
这给出了以下等式:
#1/3 + B = 0 - > B = -1 / 3#
#C + 1/3 = 1-> C = 2/3的#
这意味着我们可以重写原始积分:
#int 1 /(1 + x ^ 3) dx = 1 / 3int 1 /(x + 1) - (x-2)/(x ^ 2-x + 1) dx#
第一个积分可以使用显式的u替换来完成,但答案是相当清楚的 #ln | X + 1 |#:
#1/3(ln | x + 1 | -int (x-2)/(x ^ 2-x + 1) dx)#
我们可以将剩下的积分分成两部分:
#int (x-2)/(x ^ 2-x + 1) dx = 1 / 2int (2x-4)/(x ^ 2-x + 1) dx =#
#= 1/2(int (2x-1)/(x ^ 2-x + 1) dx-int 3 /(x ^ 2-x + 1) dx)#
乘法和除法的诡计的原因 #2# 是让左手分母更容易使用u替换。
我将称左积分积分1和右积分积分2
积分1
#int (2x-1)/(x ^ 2-x + 1) dx#
由于我们已经为替换准备了这个整体,我们所要做的就是替代 #U = X ^ 2-X + 1#,衍生品是 #2X-1#,所以我们除以那个相互整合 #U#:
#int cancel(2x-1)/(cancel(2x-1)* u) du = int 1 / u du = ln | u | + C = ln | x ^ 2-x + 1 | + C#
积分2
#3int 1 /(x ^ 2-x + 1) dx#
我们希望将这一点整合到表单中:
#int 1 /(1 + t ^ 2) dt = tan ^ -1(t)+ C#
要做到这一点,我们需要完成分母的正方形:
#x的^ 2-X + 1 =(X-1/2)^ 2 + K#
#x的^ 2-X + 1 = X ^ 2-X + 1/4 + K#
#K = 3/4的#
#3int 1 /(x ^ 2-x + 1) dx = 3int 1 /((x-1/2)^ 2 + 3/4) dx#
我们想引入一个u替换,以便:
#(X-1/2)^ 2 = 3 / 4U ^ 2#
#X-1/2 = sqrt3 / 2U#
#X = sqrt3 / 2U + 1/2号
我们乘以相对于的导数 #U# 与…相融合 #U#:
#DX /(DU)= SQRT(3)/ 2#
#3 * sqrt3 / 2int 1 /(3 / 4u ^ 2 + 3/4) du = 3sqrt3 / 2 * 1 /(3/4)int 1 /(u ^ 2 + 1) du =#
#= 2sqrt3tan ^ -1(U)+ C = 2sqrt3tan ^ -1((2X-1)/ sqrt3)+ C#
完成原始积分
现在我们知道了Integral 1和Integral 2的答案,我们可以将它们插回到原始表达式中以获得我们的最终答案:
#1/3(LN | X + 1 | -1 / 2LN | X ^ 2×1 + | + sqrt3tan ^ -1((2X-1)/ sqrt3))+ C =#
#= 1 / 3LN | X + 1 | -1 / 6ln | X ^ 2×1 + | + sqrt3 / 3tan ^ -1((2X-1)/ sqrt3)+ C#
回答:
#1 / 3LN(X + 1)-1 / 6ln(X ^ 2×+ 1)+(sqrt3)/ 3arctan((2X-1)/ sqrt3)+ C#
说明:
#int dx /(x ^ 3 + 1)#
=#1 / 3int(3dx)/(x ^ 3 + 1)#
=#1 / 3int(3dx)/ (x ^ 2-x + 1)*(x + 1)#
=#1 / 3int(x ^ 2-x + 1)/ (x ^ 2-x + 1)(x + 1) * dx#-#1 / 3int(x ^ 2-x-2)/ (x ^ 2-x + 1)(x + 1) * dx#
=#1 / 3int dx /(x + 1)#-#1 / 3int((x + 1)(x-2))/ (x ^ 2-x + 1)(x + 1) * dx#
=#1 / 3ln(x + 1)+ C-1/3 int(x-2)/(x ^ 2-x + 1)* dx#
=#1 / 3ln(x + 1)+ C-1/6 int(2x-4)/(x ^ 2-x + 1)* dx#
=#1 / 3ln(x + 1)+ C-1/6 int(2x-1)/(x ^ 2-x + 1)* dx#+#1/6 int 3 /(x ^ 2-x + 1)* dx#
=#1 / 3LN(X + 1)-1 / 6ln(X ^ 2-X + 1)+ C#+#1/2 int dx /(x ^ 2-x + 1)#
=#1 / 3LN(X + 1)-1 / 6ln(X ^ 2-X + 1)+ C#+#int(2dx)/(4x ^ 2-4x + 4)#
=#1 / 3LN(X + 1)-1 / 6ln(X ^ 2-X + 1)+ C#+#int(2dx)/((2x-1)^ 2 + 3)#
=#1 / 3LN(X + 1)-1 / 6ln(X ^ 2×+ 1)+(sqrt3)/ 3arctan((2X-1)/ sqrt3)+ C#