请有人帮忙解决问题吗?

请有人帮忙解决问题吗?
Anonim

回答:

尝试改变 #x = tan u#

见下文

说明:

我们知道 #1 + tan ^ 2 u = sec ^ 2u#

通过提出的改变我们有

#dx = sec ^ 2u du#。让我们替换积分

#intdx /(1 + x ^ 2)^(3/2)= intsec ^ 2u /(1 + tan ^ 2u)^(3/2)du = intsec ^ 2u / sec ^ 3udu = int1 / secudu = intcosudu =西努+ C#

因此,撤消更改:

#U = arctanx# 最后我们有

#sin u + C = sin(arctanx)+ C#

回答:

#COLOR(蓝色)(intdx /(1 + X ^ 2)^(3/2)= X / SQRT(1 + X ^ 2)+ C)#

说明:

让我们尝试使用三角替换来解决这个积分。为此,我们将构建一个直角三角形 #Delta ABC# 并以这样的方式标记边,即使用毕达哥拉斯公式,我们可以推导出我们目前在积分论证中看到的表达式如下:

角度 #/ _ B = THETA# 有相反的一面 #X# 和相邻的一面 #1#。使用毕达哥拉斯公式:

#(BC)^ 2 =(AB)^ 2 +(AC)^ 2# 结果是:

#(BC)^ 2 = 1 ^ 2 + X ^ 2 = 1 + X ^ 2#

#BC = SQRT(1 + X ^ 2# 如图所示。

现在,让我们编写三个最基本的三角函数 ##THETA:

#sintheta = X / SQRT(1 + X ^ 2)#

#costheta = 1 / SQRT(1 + X ^ 2)#

#tantheta = X / 1 = X#

现在我们需要使用这些方程来求解三角项中的各个积分参数。我们来使用吧 #tantheta#:

#tantheta = X#

让我们来看看双方的衍生品:

#sec ^ 2 theta d theta = dx#

来自 #costheta# 方程式,我们可以解决 #sqrt(1 + X ^ 2)#:

#sqrt(1 + X ^ 2)= 1 / costheta = sectheta#

如果我们将这个等式的两边都提升到 #3# 我们得到:

#秒^ 3theta =(SQRT(1 + X ^ 2))^ 3 =((1 + X ^ 2)^(1/2))^ 3 =(1 + X ^ 2)^(3/2)#

现在,我们可以将我们计算出的问题替换为问题积分,将其转换为三角积分:

#intdx /(1 + x ^ 2)^(3/2)= int(sec ^ 2thetad theta)/ sec ^ 3theta = intsec ^ 2theta /(secthetasec ^ 2theta)d theta = intcancelcolor(红色)(sec ^ 2theta) /(secthetacancelcolor(红色)(sec ^ 2theta))d theta = int1 / secthetad theta = int1 /(1 / costheta)d theta = intcosthetad theta = sintheta + C#

现在,我们可以替代 #sintheta# 然后把我们的答案转回到一个代数表达式 #X#:

#COLOR(蓝色)(intdx /(1 + X ^ 2)^(3/2)= X / SQRT(1 + X ^ 2)+ C)#