4、计算不定积分int(arcsinsqrt(x))/(sqrt(1-x))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,特别是分部积分法的应用,以及变量替换技巧的灵活运用。
解题核心思路:
- 分部积分法:通过合理选择分部积分中的$u$和$dv$,将原积分转化为更易计算的形式。
- 变量替换:通过令$t = \sqrt{x}$简化积分表达式,转化为标准形式后再次使用分部积分。
破题关键点:
- 选择$u = \arcsin \sqrt{x}$,其导数为$\frac{1}{2\sqrt{x(1-x)}}$,与被积函数中的$\frac{1}{\sqrt{1-x}}$结合后,剩余部分可进一步简化。
- 变量替换$t = \sqrt{x}$,将原积分转化为关于$\arcsin t$的积分,再通过分部积分求解。
方法一:分部积分法
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设变量:
设$u = \arcsin \sqrt{x}$,则$du = \frac{1}{2\sqrt{x(1-x)}} dx$;
设$dv = \frac{1}{\sqrt{1-x}} dx$,则$v = -2\sqrt{1-x}$。 -
应用分部积分公式:
$\begin{aligned} \int \frac{\arcsin \sqrt{x}}{\sqrt{1-x}} dx &= uv - \int v du \\ &= -2\sqrt{1-x} \cdot \arcsin \sqrt{x} + \int \frac{2\sqrt{1-x}}{\sqrt{x(1-x)}} dx \\ &= -2\sqrt{1-x} \cdot \arcsin \sqrt{x} + 2\int \frac{1}{\sqrt{x}} dx. \end{aligned}$ -
计算剩余积分:
$\int \frac{1}{\sqrt{x}} dx = 2\sqrt{x} + C.$ -
合并结果:
$\int \frac{\arcsin \sqrt{x}}{\sqrt{1-x}} dx = -2\sqrt{1-x} \cdot \arcsin \sqrt{x} + 2\sqrt{x} + C.$
方法二:变量替换法
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令$t = \sqrt{x}$,则$x = t^2$,$dx = 2t dt$,原积分变为:
$\int \frac{\arcsin t}{\sqrt{1-t^2}} \cdot 2t dt = 2 \int t \cdot \arcsin t \cdot \frac{1}{\sqrt{1-t^2}} \cdot t dt.$ -
简化表达式:
通过进一步变量替换或分部积分,最终可得相同结果。