题目
[题目] int arcsin xdx

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查分部积分法的应用,以及对反三角函数积分的处理能力。
解题核心思路:
- 选择分部积分法,将被积函数拆分为两个部分,通常选择arcsin x作为被积函数中的“u”,剩余部分作为“dv”。
- 简化剩余积分,通过换元法处理分部积分后得到的积分项,注意代数变形和符号处理。
破题关键点:
- 正确选择u和dv:令$u = \arcsin x$,则$du = \dfrac{1}{\sqrt{1 - x^2}} dx$,$dv = dx$,则$v = x$。
- 处理剩余积分:通过换元法(令$u = 1 - x^2$)简化$\int \dfrac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx$。
分部积分法应用:
根据分部积分公式$\int u \, dv = uv - \int v \, du$,令:
- $u = \arcsin x$,则$du = \dfrac{1}{\sqrt{1 - x^2}} dx$
- $dv = dx$,则$v = x$
代入公式得:
$\begin{aligned}\int \arcsin x \, dx &= x \arcsin x - \int x \cdot \dfrac{1}{\sqrt{1 - x^2}} dx \\&= x \arcsin x - \int \dfrac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx\end{aligned}$
处理剩余积分:
对$\int \dfrac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx$使用换元法:
- 令$u = 1 - x^2$,则$du = -2x dx$,即$x dx = -\dfrac{du}{2}$。
- 代入积分得:
$\begin{aligned}\int \dfrac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx &= \int \dfrac{-\dfrac{du}{2}}{\sqrt{u}} \\&= -\dfrac{1}{2} \int u^{-1/2} du \\&= -\dfrac{1}{2} \cdot 2u^{1/2} + C \\&= -\sqrt{u} + C \\&= -\sqrt{1 - x^2} + C\end{aligned}$
合并结果:
将剩余积分代回原式:
$\int \arcsin x \, dx = x \arcsin x - \left( -\sqrt{1 - x^2} \right) + C = x \arcsin x + \sqrt{1 - x^2} + C$