题目
int dfrac (dx)(sqrt {x)+sqrt [4](x)};
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题目解答
答案
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解析
考查要点:本题主要考查有理函数的积分,需要通过变量替换将根式积分转化为有理分式积分,再利用多项式除法或分式分解进行求解。
解题核心思路:
- 变量替换:令 $u = \sqrt[4]{x}$,将原积分中的根式转化为多项式形式,简化积分表达式。
- 分式分解:将变形后的分式通过多项式除法拆分为简单分式之和,便于逐项积分。
- 回代变量:将积分结果中的中间变量 $u$ 替换回原变量 $x$,得到最终答案。
破题关键点:
- 选择合适的替换变量:通过 $u = \sqrt[4]{x}$ 统一根式的次数,使分母变为多项式形式。
- 正确处理分式拆分:将 $\frac{4u^3}{u^2 + u}$ 化简为多项式与简单分式的组合,避免复杂的分式分解。
变量替换:
令 $u = \sqrt[4]{x}$,则 $x = u^4$,$dx = 4u^3 du$。此时,$\sqrt{x} = u^2$,$\sqrt[4]{x} = u$,原积分变为:
$\int \frac{4u^3}{u^2 + u} du.$
分式化简:
将分母因式分解为 $u(u + 1)$,分式化简为:
$\frac{4u^3}{u(u + 1)} = \frac{4u^2}{u + 1}.$
多项式除法:
将 $\frac{4u^2}{u + 1}$ 分解为多项式与简单分式之和:
$\frac{4u^2}{u + 1} = 4u - 4 + \frac{4}{u + 1}.$
逐项积分:
对分解后的表达式逐项积分:
$\int (4u - 4 + \frac{4}{u + 1}) du = 2u^2 - 4u + 4\ln|u + 1| + C.$
回代变量:
将 $u = \sqrt[4]{x}$ 代入,得到最终结果:
$2\sqrt{x} - 4\sqrt[4]{x} + 4\ln(1 + \sqrt[4]{x}) + C.$