【题目】-|||-计算下列定积分:-|||-(12) (int )_(1)^4dfrac (dx)(1+sqrt {x)};

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查定积分的换元法应用,以及分式积分的处理技巧。
解题核心思路:通过变量代换简化被积函数,将复杂的根号表达式转化为有理分式,进而拆分求解。
破题关键点:  
- 选择合适的代换变量:令 $u = \sqrt{x}$,将根号消去;
 - 正确转换积分上下限:当 $x=1$ 时 $u=1$,当 $x=4$ 时 $u=2$;
 - 拆分分式:将 $\frac{2u}{1+u}$ 拆分为易积分的形式,如 $2 - \frac{2}{1+u}$。
 
步骤1:变量代换
令 $u = \sqrt{x}$,则 $x = u^2$,从而 $dx = 2u \, du$。
积分上下限转换为:  
- 当 $x=1$ 时,$u=1$;
 - 当 $x=4$ 时,$u=2$。
 
原积分变为:
$\int_{1}^{4} \frac{dx}{1+\sqrt{x}} = \int_{1}^{2} \frac{2u \, du}{1+u}$
步骤2:拆分分式
将分子 $2u$ 拆分为与分母相关的表达式:
$\frac{2u}{1+u} = 2 - \frac{2}{1+u}$
步骤3:分项积分
对拆分后的表达式逐项积分:
$\int_{1}^{2} \left( 2 - \frac{2}{1+u} \right) du = \int_{1}^{2} 2 \, du - \int_{1}^{2} \frac{2}{1+u} \, du$
步骤4:计算各积分
- 
第一项积分:
$\int_{1}^{2} 2 \, du = 2u \Big|_{1}^{2} = 2 \cdot 2 - 2 \cdot 1 = 2$ - 
第二项积分:
$\int_{1}^{2} \frac{2}{1+u} \, du = 2 \ln|1+u| \Big|_{1}^{2} = 2 \ln3 - 2 \ln2 = 2 \ln\frac{3}{2}$ 
步骤5:合并结果
将两部分结果相减:
$2 - \left( 2 \ln\frac{3}{2} \right) = 2 - 2 \ln3 + 2 \ln2 = 2 + 2 \ln\frac{2}{3}$