题目
int (x^5+x^4-8)/(x^3-x) dx
$\int \frac{x^5+x^4-8}{x^3-x} dx$
题目解答
答案
$\frac{x^3}{3} +x+8\rm ln$$|x|-3\rm ln$$|x-1| -$$3\rm ln$$|x+1|+\frac{x^2}{2} +c$
解析
考查要点:本题主要考查有理分式的积分方法,涉及多项式除法、部分分式分解以及分项积分技巧。
解题核心思路:
- 多项式除法:当被积函数为假分式(分子次数≥分母次数)时,先将其拆分为多项式与真分式的和。
- 部分分式分解:将真分式分解为简单分式的组合,便于逐项积分。
- 分项积分:对分解后的分式分别积分,结合对数函数和多项式积分公式。
破题关键点:
- 分母因式分解:将分母 $x^3 - x$ 分解为 $x(x-1)(x+1)$,为后续部分分式分解做准备。
- 系数求解:通过待定系数法确定部分分式中的未知常数。
步骤1:多项式除法
将 $\frac{x^5 + x^4 - 8}{x^3 - x}$ 分解为多项式与真分式:
- 用分子除以分母,商为 $x^2 + x + 1$,余式为 $x^2 + x - 8$。
- 原式可表示为:
$x^2 + x + 1 + \frac{x^2 + x - 8}{x^3 - x}$
步骤2:部分分式分解
将 $\frac{x^2 + x - 8}{x(x-1)(x+1)}$ 分解为:
$\frac{A}{x} + \frac{B}{x-1} + \frac{C}{x+1}$
通过通分并比较系数,解得:
- $A = 8$
- $B = -3$
- $C = -3$
步骤3:分项积分
将原积分拆分为多项式部分和分式部分分别积分:
- 多项式部分:
$\int (x^2 + x + 1) \, dx = \frac{x^3}{3} + \frac{x^2}{2} + x$ - 分式部分:
$\int \left( \frac{8}{x} - \frac{3}{x-1} - \frac{3}{x+1} \right) dx = 8\ln|x| - 3\ln|x-1| - 3\ln|x+1|$