题目
int dfrac (1+2{x)^2}({x)^2(1+(x)^2})dx_____.

_____.
题目解答
答案


解析
考查要点:本题主要考查分式积分的分解方法,特别是通过代数变形将复杂分式拆分为简单分式的和,进而逐项积分的能力。
解题核心思路:
- 分式拆分:将分子拆分为与分母相关联的形式,简化积分过程。
- 分项积分:将原积分拆分为两个更简单的积分之和,分别求解。
- 基本积分公式:利用$\int \frac{1}{x^2} dx = -\frac{1}{x} + C$和$\int \frac{1}{1+x^2} dx = \arctan x + C$。
破题关键点:
- 分子变形:将分子$1+2x^2$拆分为$1$和$2x^2$,对应分母$x^2(1+x^2)$,拆分后分别处理。
- 分式分解技巧:对$\frac{1}{x^2(1+x^2)}$使用分子变形,拆分为$\frac{1}{x^2} - \frac{1}{1+x^2}$。
将原积分拆分为两个部分:
$\int \frac{1+2x^2}{x^2(1+x^2)} dx = \int \frac{1}{x^2(1+x^2)} dx + \int \frac{2x^2}{x^2(1+x^2)} dx$
第一部分积分:
$\int \frac{1}{x^2(1+x^2)} dx$
分子变形:
$\frac{1}{x^2(1+x^2)} = \frac{(1+x^2) - x^2}{x^2(1+x^2)} = \frac{1}{x^2} - \frac{1}{1+x^2}$
逐项积分:
$\int \left( \frac{1}{x^2} - \frac{1}{1+x^2} \right) dx = -\frac{1}{x} - \arctan x + C_1$
第二部分积分:
$\int \frac{2x^2}{x^2(1+x^2)} dx = \int \frac{2}{1+x^2} dx = 2 \arctan x + C_2$
合并结果:
$-\frac{1}{x} - \arctan x + 2 \arctan x + C = -\frac{1}{x} + \arctan x + C$