不定积分例题及答案
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第4章 不定积分 容概要 名称 主要容
不 定 积 分
不 定 积 分 的 概 念
设()fx, xI,若存在函数()Fx,使得对任意xI均有 ()()Fxfx 或()()dFxfxdx,则称()Fx为()fx的一个原函数。 ()fx的全部原函数称为()fx在区间I上的不定积分,记为
()()fxdxFxC 注:(1)若()fx连续,则必可积;(2)若(),()FxGx均为()fx的原函数,则()()FxGxC。故不定积分的表达式不唯一。
性 质 性质1:()()dfxdxfxdx
或()()dfxdxfxdx;
性质2:()()FxdxFxC或()()dFxFxC; 性质3:[()()]()()fxgxdxfxdxgxdx,,为非零常数。 计 算 方 法 第一换元 积分法 (凑微分法)
设()fu的 原函数为()Fu,()ux可导,则有换元公式: (())()(())()(())fxxdxfxdxFxC
第二类 换元积 分法
设()xt单调、可导且导数不为零,[()]()ftt有原函数
()Ft,则
1()(())()()(())fxdxfttdtFtCFxC
分部积分法 ()()()()()()()()uxvxdxuxdvxuxvxvxdux
有理函数积分 若有理函数为假分式,则先将其变为多项式和真分式的和;对真分式的处理按情况确定。 本章 的地 位与 作用 在下一章定积分中由微积分基本公式可知---求定积分的问题,实质上是求被积函数的原函数问题;后继课程无论是二重积分、三重积分、曲线积分还是曲面积分,最终的解决都归结为对定积分的求解;而求解微分方程更是直接归结为求不定积分。从这种意义上讲,不定积分在整个积分学理论中起到了根基的作用,积分的问题会不会求解及求解的快慢程度,几乎完全取决于对这一章掌握的好坏。这一点随着学习的深入,同学们会慢慢体会到! 课后习题全解 习题4-1 1.求下列不定积分: 知识点:直接积分法的练习——求不定积分的基本方法。 思路分析:利用不定积分的运算性质和基本积分公式,直接求出不定积分!
★(1)2
dx
xx
思路: 被积函数 5221xxx,由积分表中的公式(2)可解。 解:5322223dxxdxxCxx ★(2)31()xdxx
思路:根据不定积分的线性性质,将被积函数分为两项,分别积分。 解:11411133322213()()24dxxxdxxdxxdxxxCx3x
★(3)22xxdx()
思路:根据不定积分的线性性质,将被积函数分为两项,分别积分。
解:2232122ln23xxxxdxdxxdxxC() ★(4)(3)xxdx 思路:根据不定积分的线性性质,将被积函数分为两项,分别积分。
解:315322222(3)325xdxxdxxdxxxCx
★★(5)4223311xxdxx
思路:观察到422223311311xxxxx后,根据不定积分的线性性质,将被积函数分项,分别积分。 解:42232233113arctan11xxdxxdxdxxxCxx
★★(6)221xdxx
思路:注意到222221111111xxxxx,根据不定积分的线性性质,将被积函数分项,分别积分。 解:2221arctan.11xdxdxdxxxCxx 注:容易看出(5)(6)两题的解题思路是一致的。一般地,如果被积函数为一个有理的假分式,通常先将其分解为一个整式加上或减去一个真分式的形式,再分项积分。
★(7)xdxxxx34134(-+-)
2
思路:分项积分。
解:3411342xdxxdxdxxdxxdxxxxx34134(-+-)2
223134ln||.423xxxxC
★(8)22
32()11dxxx
思路:分项积分。 解:22223211()323arctan2arcsin.1111dxdxdxxxCxxxx
★★(9)xxxdx 思路:xxx?看到11172488xxxxx,直接积分。 解:715888.15xxxdxxdxxC
★★(10)22
1
(1)dxxx
思路:裂项分项积分。 解:222222111111()arctan.(1)11dxdxdxdxxCxxxxxxx
★(11)211xxedxe
解:21(1)(1)(1).11xxxxxxxeeedxdxedxexCee ★★(12)3xxedx 思路:初中数学中有同底数幂的乘法: 指数不变,底数相乘。显然33xxxee()。 解:333.ln(3)xxxxeedxedxCe()() ★★(13)2cotxdx
思路:应用三角恒等式“22cotcsc1xx”。 解:22cot(csc1)cotxdxxdxxxC
★★(14)23523xxxdx
思路:被积函数 235222533xxxx(),积分没困难。 解:2()2352232525.33ln2ln3xxxxxdxdxxC(()) ★★(15)2cos2xdx
思路:若被积函数为弦函数的偶次方时,一般地先降幂,再积分。 解:21cos11cossin.2222xxddxxxC
★★(16)11cos2dxx
思路:应用弦函数的升降幂公式,先升幂再积分。 解:221111sectan.1cos2222cosdxdxxdxxCxx
★(17)cos2cossinxdx
xx
思路:不难,关键知道“22cos2cossin(cossin)(cossin)xxxxxxx”。 解:cos2(cossin)sincos.cossinxdxxxdxxxCxx ★(18)22
cos2cossinxdx
xx
思路:同上题方法,应用“22cos2cossinxxx”,分项积分。 解:22222222cos2cossin11cossincossinsincosxxxdxdxdxxxxxxxx 22cscseccottan.xdxxdxxxC ★★(19)11()11xxdxxx
思路:注意到被积函数 2221111211111xxxxxxxxx,应用公式(5)即可。 解:2111()22arcsin.111xxdxdxxCxxx ★★(20)21cos1cos2xdxx
思路:注意到被积函数 22221cos1cos11sec1cos2222cosxxxxx,则积分易得。 解:221cos11tansec.1cos2222xxxdxxdxdxCx ★2、设()arccosxfxdxxC,求()fx。
知识点:考查不定积分(原函数)与被积函数的关系。 思路分析:直接利用不定积分的性质1:[()]()dfxdxfxdx即可。 解:等式两边对x求导数得:
2211(),()11xfxfxxxx
★3、设()fx的导函数为sinx,求()fx的原函数全体。 知识点:仍为考查不定积分(原函数)与被积函数的关系。 思路分析:连续两次求不定积分即可。
解:由题意可知,1()sincosfxxdxxC
所以()fx的原函数全体为:112cossinxCdxxCxC()。
★4、证明函数21,2xxeeshx
和xechx都是sxechxhx-的原函数
知识点:考查原函数(不定积分)与被积函数的关系。 思路分析:只需验证即可。
解:2xxeechxshxQ,而22[][][]xxxxdddeeshxechxedxdxdx1()2
★5、一曲线通过点2(,3)e
,且在任意点处的切线的斜率都等于该点的横坐标的倒数,求此