13.求不定积分int(arcsinsqrt(x))/(sqrt(1-x))dx.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查分部积分法在复杂不定积分中的应用,以及对反三角函数与根式结合的积分处理能力。
解题核心思路:
- 选择合适的分部积分变量:通过观察被积函数的结构,选择将$\arcsin\sqrt{x}$作为$u$,剩余部分$\frac{1}{\sqrt{1-x}}dx$作为$dv$,从而简化积分形式。
- 化简剩余积分:分部积分后,剩余的积分需通过代数变形进一步简化,最终转化为基本积分形式。
- 代换法验证:通过变量代换$t = \sqrt{x}$,将原积分转化为更易处理的形式,验证结果的一致性。
破题关键点:
- 正确计算导数与积分:准确求出$du$和$v$,避免符号错误。
- 代数化简技巧:分部积分后的积分需通过约分、简化根式等操作转化为基本积分。
分部积分法
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设变量:
设$u = \arcsin\sqrt{x}$,则$du = \frac{1}{2\sqrt{x(1-x)}}dx$;
设$dv = \frac{1}{\sqrt{1-x}}dx$,则$v = -2\sqrt{1-x}$。 -
应用分部积分公式:
$\begin{aligned} \int \frac{\arcsin\sqrt{x}}{\sqrt{1-x}}dx &= uv - \int v du \\ &= -2\sqrt{1-x} \cdot \arcsin\sqrt{x} + \int \frac{2\sqrt{1-x}}{\sqrt{x(1-x)}}dx. \end{aligned}$ -
化简剩余积分:
剩余积分$\int \frac{2\sqrt{1-x}}{\sqrt{x(1-x)}}dx$可化简为$\int \frac{2}{\sqrt{x}}dx = 4\sqrt{x} + C$。 -
合并结果:
最终结果为:
$-2\sqrt{1-x} \arcsin\sqrt{x} + 2\sqrt{x} + C.$
代换法验证
令$t = \sqrt{x}$,则$x = t^2$,$dx = 2t dt$,原积分变为:
$2 \int t \cdot \frac{\arcsin t}{\sqrt{1-t^2}} dt.$
设$u = \arcsin t$,则$du = \frac{1}{\sqrt{1-t^2}}dt$,积分进一步化简为:
$2 \int u \sin u \, du,$
通过分部积分可得相同结果。