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数学
题目

)int dfrac (dx)(2{x)^2-1};

题目解答

答案

本题考查不定积分的计算,要学会对因式分,并且掌握$$lnx$$ 的导函数。
:原式=$$\frac{1}{2}\int\frac{\root \of {2}x+1-(\root \of {2}x-1) }{(\root \of {2}x+1)((\root \of {2}x-1)} \,{\rm dx}$$ $$=\frac{1}{2\root \of {2} }[\int {\frac{d(\root \of {2} x-1)}{(\root \of {2} x-1)} }\,}-\int {\frac{d(\root \of {2} x+1)}{(\root \of {2} x+1)} }\,}]$$ $$=\frac{1}{2\root \of {2} }[ln|\root \of {2}x-1 | -ln|\root \of {2}x+1|]+C$$ $$=\frac{1}{2\root \of {2} }ln |\frac{\root \of {2} x-1}{\root \of {2} x+1} |+C$$

解析

考查要点:本题主要考查有理函数的不定积分计算,特别是通过部分分式分解将复杂分式转化为简单分式的和,进而利用自然对数积分公式求解。

解题核心思路:

  1. 因式分解分母 $2x^2 - 1$,将其拆分为两个一次因式的乘积。
  2. 构造分子,通过分子的线性组合实现分式的拆分,使得每个分式可直接积分。
  3. 积分结果利用 $\int \frac{dx}{ax + b} = \frac{1}{a}\ln|ax + b| + C$ 的公式。

破题关键点:

  • 正确分解分母:$2x^2 - 1 = (\sqrt{2}x - 1)(\sqrt{2}x + 1)$。
  • 分子构造技巧:将分子写成 $(\sqrt{2}x + 1) - (\sqrt{2}x - 1)$,便于拆分分式。
  • 积分时处理微分项:注意系数 $\sqrt{2}$ 对积分结果的影响。

步骤1:因式分解分母
将分母 $2x^2 - 1$ 分解为:
$2x^2 - 1 = (\sqrt{2}x - 1)(\sqrt{2}x + 1).$

步骤2:构造分子拆分分式
将分子 $1$ 表示为 $(\sqrt{2}x + 1) - (\sqrt{2}x - 1)$,则原积分变为:
$\begin{aligned}\int \frac{dx}{2x^2 - 1} &= \frac{1}{2} \int \frac{(\sqrt{2}x + 1) - (\sqrt{2}x - 1)}{(\sqrt{2}x - 1)(\sqrt{2}x + 1)} dx \\&= \frac{1}{2} \left( \int \frac{dx}{\sqrt{2}x - 1} - \int \frac{dx}{\sqrt{2}x + 1} \right).\end{aligned}$

步骤3:逐项积分
对每个分式分别积分:

  1. 第一项:令 $u = \sqrt{2}x - 1$,则 $du = \sqrt{2} dx$,即 $dx = \frac{du}{\sqrt{2}}$,积分得:
    $\int \frac{dx}{\sqrt{2}x - 1} = \frac{1}{\sqrt{2}} \ln|\sqrt{2}x - 1| + C_1.$
  2. 第二项:令 $v = \sqrt{2}x + 1$,同理得:
    $\int \frac{dx}{\sqrt{2}x + 1} = \frac{1}{\sqrt{2}} \ln|\sqrt{2}x + 1| + C_2.$

步骤4:合并结果
将两部分结果合并并整理系数:
$\begin{aligned}\int \frac{dx}{2x^2 - 1} &= \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} \left( \ln|\sqrt{2}x - 1| - \ln|\sqrt{2}x + 1| \right) + C \\&= \frac{1}{2\sqrt{2}} \ln \left| \frac{\sqrt{2}x - 1}{\sqrt{2}x + 1} \right| + C.\end{aligned}$

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