int dfrac (dx)(x+sqrt {1-{x)^2}}

题目解答
答案
令x=sint,
原=∫ $$\frac{ costdt}{sint+cost}$$
=$$\frac{1}{2}$$×∫ $$\frac{1+(cost-sint}{sint+cost} dt$$
=$$\frac{1}{2}$$×(t+ln|减量nt+cost|)+A
=$$\frac{1}{2}$$×arcsinx+$$\frac{1}{2}$$×ln|x+$$\sqrt{(1-x^2)}$$|+B
解析
考查要点:本题主要考查三角代换法在积分中的应用,以及通过分子拆分简化积分表达式的技巧。
解题核心思路:
- 观察分母结构:分母中的$\sqrt{1-x^2}$提示使用三角代换$x = \sin t$,将根号转化为$\cos t$,简化积分形式。
- 分子拆分技巧:将分子$\cos t$拆分为与分母相关的表达式,构造出可直接积分的形式。
- 回代变量:将积分结果从关于$t$的表达式转换为关于$x$的表达式。
破题关键点:
- 三角代换的选择是关键,需根据根号形式确定代换方式。
- 分子拆分需灵活构造分母的导数项,使积分简化为基本形式。
步骤1:三角代换
令$x = \sin t$,则$dx = \cos t \, dt$,且$\sqrt{1-x^2} = \cos t$。原积分变为:
$\int \frac{\cos t \, dt}{\sin t + \cos t}$
步骤2:分子拆分
将分子$\cos t$拆分为$\frac{1}{2}[(\sin t + \cos t) + (\cos t - \sin t)]$,即:
$\frac{\cos t}{\sin t + \cos t} = \frac{1}{2} \left( 1 + \frac{\cos t - \sin t}{\sin t + \cos t} \right)$
步骤3:分项积分
原积分拆分为两部分:
$\frac{1}{2} \int 1 \, dt + \frac{1}{2} \int \frac{\cos t - \sin t}{\sin t + \cos t} \, dt$
- 第一部分:$\frac{1}{2} \int 1 \, dt = \frac{1}{2} t$
- 第二部分:令$u = \sin t + \cos t$,则$du = (\cos t - \sin t) dt$,积分变为$\frac{1}{2} \int \frac{du}{u} = \frac{1}{2} \ln |u|$
步骤4:回代变量
将$t = \arcsin x$和$u = \sin t + \cos t = x + \sqrt{1-x^2}$代入,得到最终结果。