题目
3.int dfrac (dx)(sqrt {{({x)^2+1)}^3}}=
3.
题目解答
答案
令x=tant,所以原式可化为







解析
考查要点:本题主要考查三角替换法在积分中的应用,特别是处理形如$\sqrt{1+x^2}$的积分表达式。
解题核心思路:当积分中出现$\sqrt{1+x^2}$时,通过令$x = \tan t$,利用三角恒等式$1 + \tan^2 t = \sec^2 t$,将根号内的表达式简化为$\sec t$,从而将原积分转化为关于$t$的更易处理的形式。
破题关键点:识别积分结构特征,选择恰当的三角替换变量,并正确进行变量替换和积分转换。
步骤1:变量替换
令$x = \tan t$,则$dx = \sec^2 t \, dt$。此时,原积分中的$\sqrt{1+x^2}$可化简为:
$\sqrt{1 + x^2} = \sqrt{1 + \tan^2 t} = \sqrt{\sec^2 t} = \sec t.$
步骤2:代入原积分
将$x$和$dx$代入原积分$\int \sqrt{1+x^2} \, dx$,得到:
$\int \sec t \cdot \sec^2 t \, dt = \int \sec^3 t \, dt.$
步骤3:积分计算
计算$\int \sec^3 t \, dt$,可通过分部积分法或利用已知公式得到结果:
$\int \sec^3 t \, dt = \frac{1}{2} \sec t \tan t + \frac{1}{2} \ln |\sec t + \tan t| + C.$
步骤4:回代变量
将$t$用$x$表示:
- $\sec t = \sqrt{1 + x^2}$,
- $\tan t = x$,
代入后得到最终结果。