题目
(25) int (cos )^2(omega t+varphi )dt;

题目解答
答案

解析
本题主要考查三角函数的积分计算,关键是利用二倍角公式对被积函数进行降幂处理,再积分求解。
步骤1:利用二倍角公式降幂
对于积分$\int \cos^2(\omega t + \varphi)dt$,先使用余弦的二倍角公式:
$\cos^2 x = \frac{1 + \cos(2x)}{2}$
令$x = \omega t + \varphi$,则:
$\cos^2(\omega t + \varphi) = \frac{1 + \cos(2(\omega t + \varphi))}{2} = \frac{1 + \cos(2\omega t + 2\varphi)}{2}$
步骤2:拆分积分并计算
将上式代入积分,拆分得:
$\int \cos^2(\omega t + \varphi)dt = \frac{1}{2}\int \left[1 + \cos(2\omega t + 2\varphi)\right]dt = \frac{1}{2}\left(\int 1dt + \int \cos(2\omega t + 2\varphi)dt\right)$
- 第一个积分:$\int 1dt = t + C_1$
- 第二个积分:对$\cos(2\omega t + 2\varphi)$积分,利用公式$\int \cos(ax + b)dx = \frac{1}{a}\sin(ax + b) + C_2$,得:
$\int \cos(2\omega t + 2\varphi)dt = \frac{1}{2\omega}\sin(2\omega t + 2\varphi) + C_2$
步骤3:合并结果
将两部分积分结果合并,整理得:
$\int \cos^2(\omega t + \varphi)dt = \frac{1}{2}\left(t + \frac{1}{2\omega}\sin(2\omega t + 2\varphi)\right) + C = \frac{t}{2} + \frac{\sin(2\omega t + 2\varphi)}{4\omega} + C$