题目
求:int dfrac (arctan sqrt {x)}(sqrt {x)(1+x)}dx
求:
题目解答
答案
解:
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+C
答案:
+C
解析
考查要点:本题主要考查不定积分的计算,涉及变量替换法和分部积分法的应用,重点在于通过合理的换元简化积分表达式。
解题核心思路:
- 观察积分结构,发现分母中的$\sqrt{x}(1+x)$与分子中的$\arctan \sqrt{x}$存在关联,考虑令$t = \sqrt{x}$进行变量替换。
- 通过换元将原积分转化为关于$t$的简单积分形式,利用基本积分公式直接求解。
- 关键点在于正确处理换元后的微分关系,并识别出积分$\int \frac{\arctan t}{1+t^2} dt$的标准形式。
变量替换:
令$t = \sqrt{x}$,则$x = t^2$,$dx = 2t \, dt$。代入原积分:
$\begin{aligned}\int \frac{\arctan \sqrt{x}}{\sqrt{x}(1+x)} dx &= \int \frac{\arctan t}{t(1+t^2)} \cdot 2t \, dt \\&= 2 \int \frac{\arctan t}{1+t^2} dt.\end{aligned}$
换元积分:
令$u = \arctan t$,则$du = \frac{1}{1+t^2} dt$,积分变为:
$2 \int u \, du = 2 \cdot \frac{1}{2} u^2 + C = u^2 + C.$
回代变量:
将$u = \arctan t$和$t = \sqrt{x}$代回,得:
$(\arctan \sqrt{x})^2 + C.$