求下列不定积分:-|||-19. int (e)^sqrt [3](x)dx..

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查换元积分法和分部积分法的综合应用,特别是处理含有根号的指数函数积分。
解题核心思路:
- 变量替换:令 $u = \sqrt[3]{x}$,将原积分转化为关于 $u$ 的多项式与指数函数的乘积形式。
- 分部积分法:对转化后的积分 $\int u^2 e^u \, du$ 连续应用两次分部积分,逐步降低多项式的次数,最终得到可直接积分的形式。
破题关键点:
- 选择合适的换元:通过 $u = \sqrt[3]{x}$ 简化根号结构。
- 分部积分的策略:每次分部积分时,选择多项式部分为 $u$(分部积分公式中的 $u$),指数部分为 $dv$,以简化积分过程。
步骤 1:变量替换
令 $u = \sqrt[3]{x}$,即 $x = u^3$,则 $dx = 3u^2 \, du$。
原积分变为:
$\int e^{\sqrt[3]{x}} \, dx = \int e^u \cdot 3u^2 \, du = 3 \int u^2 e^u \, du.$
步骤 2:第一次分部积分
设 $v_1 = u^2$,$dw_1 = e^u \, du$,则 $dv_1 = 2u \, du$,$w_1 = e^u$。
根据分部积分公式 $\int v \, dw = vw - \int w \, dv$:
$\int u^2 e^u \, du = u^2 e^u - \int e^u \cdot 2u \, du = u^2 e^u - 2 \int u e^u \, du.$
步骤 3:第二次分部积分
对 $\int u e^u \, du$ 再次应用分部积分,设 $v_2 = u$,$dw_2 = e^u \, du$,则 $dv_2 = du$,$w_2 = e^u$:
$\int u e^u \, du = u e^u - \int e^u \, du = u e^u - e^u + C.$
步骤 4:合并结果
将两次分部积分的结果代入原积分:
$\begin{aligned}3 \int u^2 e^u \, du &= 3 \left[ u^2 e^u - 2 \left( u e^u - e^u \right) \right] + C \\&= 3 \left( u^2 e^u - 2u e^u + 2e^u \right) + C \\&= 3e^u \left( u^2 - 2u + 2 \right) + C.\end{aligned}$
步骤 5:回代变量
将 $u = \sqrt[3]{x}$ 代回,得到最终结果:
$3e^{\sqrt[3]{x}} \left( x^{\frac{2}{3}} - 2x^{\frac{1}{3}} + 2 \right) + C.$