题目
求下列不定积分:int ln (sqrt (1+{x)^2}-x)dx。
求下列不定积分:
。
题目解答
答案
解:
根据分部积分法
综上所述,
。
解析
步骤 1:应用分部积分法
首先,我们应用分部积分法来解决这个问题。分部积分法的公式是 $\int u dv = uv - \int v du$。在这个问题中,我们选择 $u = \ln (\sqrt {1+{x}^{2}}-x)$ 和 $dv = dx$。因此,$du = \dfrac {d(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)}{\sqrt {1+{x}^{2}}-x}$ 和 $v = x$。
步骤 2:计算 $uv$
根据分部积分法,我们首先计算 $uv$,即 $x\ln (\sqrt {1+{x}^{2}}-x)$。
步骤 3:计算 $\int v du$
接下来,我们计算 $\int v du$,即 $\int x \dfrac {d(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)}{\sqrt {1+{x}^{2}}-x} dx$。为了简化这个积分,我们注意到 $d(\sqrt {1+{x}^{2}}-x) = \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx - dx$。因此,$\int x \dfrac {d(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)}{\sqrt {1+{x}^{2}}-x} dx = \int \dfrac {x(x-\sqrt {1+{x}^{2}})}{\sqrt {1+{x}^{2}}(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)} dx$。
步骤 4:简化积分
我们进一步简化积分 $\int \dfrac {x(x-\sqrt {1+{x}^{2}})}{\sqrt {1+{x}^{2}}(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)} dx$。注意到分子可以写成 $x^2 - x\sqrt {1+{x}^{2}}$,因此积分可以写成 $\int \dfrac {x^2 - x\sqrt {1+{x}^{2}}}{\sqrt {1+{x}^{2}}(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)} dx$。这可以进一步简化为 $\int \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx$。
步骤 5:计算 $\int \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx$
最后,我们计算 $\int \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx$。我们可以通过代换 $u = 1+x^2$ 来解决这个积分。因此,$du = 2x dx$,所以 $\int \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx = \int \dfrac {1}{2\sqrt {u}} du = \sqrt {u} + C = \sqrt {1+{x}^{2}} + C$。
首先,我们应用分部积分法来解决这个问题。分部积分法的公式是 $\int u dv = uv - \int v du$。在这个问题中,我们选择 $u = \ln (\sqrt {1+{x}^{2}}-x)$ 和 $dv = dx$。因此,$du = \dfrac {d(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)}{\sqrt {1+{x}^{2}}-x}$ 和 $v = x$。
步骤 2:计算 $uv$
根据分部积分法,我们首先计算 $uv$,即 $x\ln (\sqrt {1+{x}^{2}}-x)$。
步骤 3:计算 $\int v du$
接下来,我们计算 $\int v du$,即 $\int x \dfrac {d(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)}{\sqrt {1+{x}^{2}}-x} dx$。为了简化这个积分,我们注意到 $d(\sqrt {1+{x}^{2}}-x) = \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx - dx$。因此,$\int x \dfrac {d(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)}{\sqrt {1+{x}^{2}}-x} dx = \int \dfrac {x(x-\sqrt {1+{x}^{2}})}{\sqrt {1+{x}^{2}}(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)} dx$。
步骤 4:简化积分
我们进一步简化积分 $\int \dfrac {x(x-\sqrt {1+{x}^{2}})}{\sqrt {1+{x}^{2}}(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)} dx$。注意到分子可以写成 $x^2 - x\sqrt {1+{x}^{2}}$,因此积分可以写成 $\int \dfrac {x^2 - x\sqrt {1+{x}^{2}}}{\sqrt {1+{x}^{2}}(\sqrt {1+{x}^{2}}-x)} dx$。这可以进一步简化为 $\int \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx$。
步骤 5:计算 $\int \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx$
最后,我们计算 $\int \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx$。我们可以通过代换 $u = 1+x^2$ 来解决这个积分。因此,$du = 2x dx$,所以 $\int \dfrac {x}{\sqrt {1+{x}^{2}}} dx = \int \dfrac {1}{2\sqrt {u}} du = \sqrt {u} + C = \sqrt {1+{x}^{2}} + C$。