题目
1. int (cos x+(cos )^3x)dx

题目解答
答案

解析
本题考查不定积分的计算,解题思路是先利用积分的加法法则将被积函数拆分成两个积分的和,再分别对这两个积分进行计算。对于$\int \cos xdx$,可直接根据基本积分公式得出结果;对于$\int \cos^{3}xdx$,需要先对被积函数进行变形,然后通过换元法来求解。
- 利用积分的加法法则拆分积分:
根据积分的加法法则$\int [f(x)+g(x)]dx = \int f(x)dx + \int g(x)dx$,对于$\int (\cos x + \cos^{3}x)dx$,可得:
$\int (\cos x + \cos^{3}x)dx = \int \cos xdx + \int \cos^{3}xdx$ - 计算$\int \cos xdx$:
根据基本积分公式$\int \cos xdx = \sin x + C_1$($C_1$为常数),所以$\int \cos xdx = \sin x$。 - 计算$\int \cos^{3}xdx$:
- 对$\cos^{3}x$进行变形:$\cos^{3}x = \cos^{2}x \cdot \cos x$,根据三角函数的平方关系$\cos^{2}x = 1 - \sin^{2}x$,则$\cos^{3}x = (1 - \sin^{2}x)\cos x$,所以$\int \cos^{3}xdx = \int (1 - \sin^{2}x)\cos xdx$。
- 令$t = \sin x$,对$t$求导得$dt = \cos xdx$,则$\int (1 - \sin^{2}x)\cos xdx = \int (1 - t^{2})dt$。
- 根据积分的加法法则$\int (1 - t^{2})dt = \int 1dt - \int t^{2}dt$。
- 分别计算这两个积分:
- 根据基本积分公式$\int 1dt = t + C_2$($C_2$为常数)。
- 根据基本积分公式$\int t^{n}dt = \frac{1}{n + 1}t^{n + 1} + C_3$($n\neq -1$,$C_3$为常数),对于$\int t^{2}dt$,$n = 2$,则$\int t^{2}dt = \frac{1}{2 + 1}t^{2 + 1} + C_3 = \frac{1}{3}t^{3} + C_3$。
- 所以$\int (1 - t^{2})dt = t - \frac{1}{3}t^{3} + C_4$($C_4 = C_2 - C_3$为常数)。
- 再将$t = \sin x$代回,得到$\int \cos^{3}xdx = \sin x - \frac{1}{3}\sin^{3}x + C_4$。
- 将两个积分的结果相加:
$\int (\cos x + \cos^{3}x)dx = \int \cos xdx + \int \cos^{3}xdx = \sin x + \sin x - \frac{1}{3}\sin^{3}x + C$($C = C_1 + C_4$为常数),即$\int (\cos x + \cos^{3}x)dx = 2\sin x - \frac{1}{3}\sin^{3}x + C$。