题目
V(30) int dfrac (dx)({e)^x+(e)^-x} ;

题目解答
答案
【答案】
$arc\tan {e}^{x}+C$
【解析】
因为$\left(arc\tan {e}^{x}\right)'=\dfrac{{e}^{x}}{1+{\left({e}^{x}\right)}^{2}}=\dfrac{1}{\frac{1+{\left({e}^{x}\right)}^{2}}{{e}^{x}}}=\dfrac{1}{{e}^{x}+{e}^{-x}}$,
所以$\int \dfrac{dx}{1+{\left({e}^{x}\right)}^{2}}$$=arc\tan {e}^{x}+C$
解析
考查要点:本题主要考查不定积分的计算,特别是通过变量代换法将复杂积分转化为标准形式的能力。关键在于识别分母的结构并进行适当的代换。
解题核心思路:
- 简化分母:将分母$e^x + e^{-x}$转化为更易处理的形式,如$\frac{e^{2x} + 1}{e^x}$。
- 变量代换:令$u = e^x$,利用$du = e^x dx$简化积分表达式。
- 标准积分公式:将积分转化为$\int \frac{du}{u^2 + 1}$,直接应用$\int \frac{1}{u^2 + 1} du = \arctan u + C$。
破题关键点:
- 识别分母的变形:通过分子分母同乘$e^x$简化分母。
- 选择合适的代换变量:$u = e^x$能将积分转化为标准形式。
步骤1:简化积分表达式
原积分:
$\int \frac{dx}{e^x + e^{-x}} = \int \frac{dx}{\frac{e^{2x} + 1}{e^x}} = \int \frac{e^x dx}{e^{2x} + 1}$
步骤2:变量代换
令$u = e^x$,则$du = e^x dx$,即$e^x dx = du$。代入积分式:
$\int \frac{e^x dx}{e^{2x} + 1} = \int \frac{du}{u^2 + 1}$
步骤3:应用标准积分公式
根据$\int \frac{1}{u^2 + 1} du = \arctan u + C$,得:
$\int \frac{du}{u^2 + 1} = \arctan u + C$
步骤4:回代变量
将$u = e^x$代回,最终结果为:
$\arctan(e^x) + C$