题目
int dfrac (tan x)(sqrt {cos 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,特别是利用代换法处理含有三角函数的积分。
解题核心思路:
将被积函数中的三角函数表达式转化为幂函数形式,通过变量代换简化积分。关键在于选择适当的代换变量,使得积分中的微分项能够被代换后的表达式整体替换。
破题关键点:
- 识别被积函数的结构:将$\tan x$写成$\frac{\sin x}{\cos x}$,从而将原式转化为$\frac{\sin x}{\cos^{3/2}x}$。
- 选择代换变量:令$u = \cos x$,则$du = -\sin x \, dx$,从而将积分转化为关于$u$的简单幂函数积分。
步骤1:变形被积函数
将$\tan x$拆分为$\frac{\sin x}{\cos x}$,原积分变为:
$\int \frac{\tan x}{\sqrt{\cos x}} \, dx = \int \frac{\sin x}{\cos^{3/2} x} \, dx.$
步骤2:变量代换
令$u = \cos x$,则$du = -\sin x \, dx$,即$\sin x \, dx = -du$。代入积分得:
$\int \frac{\sin x}{\cos^{3/2} x} \, dx = \int \frac{-du}{u^{3/2}}.$
步骤3:计算幂函数积分
对$u^{-3/2}$积分:
$-\int u^{-3/2} \, du = -\left( \frac{u^{-1/2}}{-1/2} \right) + C = 2u^{-1/2} + C.$
步骤4:回代变量
将$u = \cos x$代回,得到最终结果:
$2u^{-1/2} + C = \frac{2}{\sqrt{\cos x}} + C.$