题目
)'int dfrac (1)({cos )^2x(sin )^2x}dx.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查不定积分的计算,涉及三角恒等式的灵活运用以及基本积分公式的应用。
解题核心思路:
题目给出提示$1 = \cos^2 x + \sin^2 x$,需通过分子恒等变形将原积分拆分为更简单的形式。关键在于将分母$\cos^2 x \sin^2 x$转化为$\cos^2 x + \sin^2 x$的组合,从而拆分后分别积分。
破题关键点:
- 分子替换:利用$1 = \cos^2 x + \sin^2 x$,将分子1替换为$\cos^2 x + \sin^2 x$。
- 分式拆分:将分式拆分为$\frac{1}{\sin^2 x} + \frac{1}{\cos^2 x}$,即$\csc^2 x + \sec^2 x$。
- 直接积分:分别利用$\int \csc^2 x \, dx = -\cot x$和$\int \sec^2 x \, dx = \tan x$完成积分。
步骤1:分子恒等变形
根据提示$1 = \cos^2 x + \sin^2 x$,将原积分分子替换为$\cos^2 x + \sin^2 x$:
$\int \frac{1}{\cos^2 x \sin^2 x} \, dx = \int \frac{\cos^2 x + \sin^2 x}{\cos^2 x \sin^2 x} \, dx.$
步骤2:分式拆分
将分式拆分为两个分式之和:
$\frac{\cos^2 x}{\cos^2 x \sin^2 x} + \frac{\sin^2 x}{\cos^2 x \sin^2 x} = \frac{1}{\sin^2 x} + \frac{1}{\cos^2 x} = \csc^2 x + \sec^2 x.$
步骤3:分别积分
利用基本积分公式:
$\int \csc^2 x \, dx = -\cot x, \quad \int \sec^2 x \, dx = \tan x.$
步骤4:合并结果
将两部分积分结果相加并添加常数:
$\int (\csc^2 x + \sec^2 x) \, dx = -\cot x + \tan x + C.$