(7) (int )_(0)^pi (1-(sin )^3theta )dtheta ;

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查定积分的计算,特别是涉及三角函数高次幂的积分技巧。关键在于将$\sin^3\theta$分解并转化为关于$\cos\theta$的表达式,从而简化积分过程。
解题思路:
- 拆分积分:将原积分拆分为$\int_0^\pi 1 \, d\theta$和$\int_0^\pi \sin^3\theta \, d\theta$两部分。
- 处理$\sin^3\theta$:利用三角恒等式$\sin^3\theta = \sin\theta(1 - \cos^2\theta)$,通过变量替换$u = \cos\theta$,将积分转化为关于$u$的多项式积分。
- 计算定积分:分别计算两部分积分,注意上下限的代入和符号处理。
拆分积分
原积分可拆分为:
$\int_0^\pi (1 - \sin^3\theta) \, d\theta = \int_0^\pi 1 \, d\theta - \int_0^\pi \sin^3\theta \, d\theta$
计算第一部分积分
$\int_0^\pi 1 \, d\theta = \theta \Big|_0^\pi = \pi - 0 = \pi$
处理$\sin^3\theta$的积分
将$\sin^3\theta$分解为$\sin\theta(1 - \cos^2\theta)$:
$\int_0^\pi \sin^3\theta \, d\theta = \int_0^\pi \sin\theta(1 - \cos^2\theta) \, d\theta$
变量替换:令$u = \cos\theta$,则$du = -\sin\theta \, d\theta$,即$\sin\theta \, d\theta = -du$。当$\theta = 0$时,$u = 1$;当$\theta = \pi$时,$u = -1$。积分变为:
$\int_{u=1}^{u=-1} (1 - u^2)(-du) = \int_{-1}^1 (1 - u^2) \, du$
计算多项式积分
$\int_{-1}^1 (1 - u^2) \, du = \left[ u - \frac{u^3}{3} \right]_{-1}^1 = \left(1 - \frac{1}{3}\right) - \left(-1 - \frac{(-1)^3}{3}\right) = \frac{2}{3} - \left(-1 + \frac{1}{3}\right) = \frac{4}{3}$
合并结果
原积分结果为:
$\pi - \frac{4}{3}$