计算(int )_(-sqrt {2)}^sqrt (2)sqrt (8-2{y)^2}dy-|||-__
计算
题目解答
答案

使用换元积分法
令
,
原式转化为

使用二倍角公式得


积分得



算出答案为
解析
考查要点:本题主要考查定积分的计算,特别是利用三角换元法处理二次根式积分,以及应用二倍角公式简化积分表达式的能力。
解题核心思路:
- 观察被积函数形式:被积函数为$\sqrt{8-2y^2}$,属于$\sqrt{a^2 - y^2}$的变形,适合用三角换元法。
- 换元简化积分:通过令$y = 2\sin u$,将根号内表达式转化为关于$\cos u$的表达式,简化积分。
- 应用二倍角公式:将$\cos^2 u$转化为$1+\cos 2u$,进一步简化积分运算。
- 对称性简化计算:利用积分区间的对称性(关于原点对称),结合被积函数的奇偶性,可简化计算步骤(本题未直接使用,但需注意)。
破题关键点:
- 正确选择换元变量,确保换元后积分表达式可简化。
- 准确处理积分上下限,避免因变量替换导致的计算错误。
- 熟练应用三角恒等式,如二倍角公式,将复杂积分转化为基本积分形式。
步骤1:整理被积函数
原积分可变形为:
$\int_{-\sqrt{2}}^{\sqrt{2}} \sqrt{8-2y^2} \, dy = \sqrt{2} \int_{-\sqrt{2}}^{\sqrt{2}} \sqrt{4 - y^2} \, dy$
步骤2:三角换元
令$y = 2\sin u$,则$dy = 2\cos u \, du$,且当$y = \sqrt{2}$时,$\sin u = \dfrac{\sqrt{2}}{2}$,即$u = \dfrac{\pi}{4}$;同理,$y = -\sqrt{2}$对应$u = -\dfrac{\pi}{4}$。代入后积分变为:
$\sqrt{2} \int_{-\pi/4}^{\pi/4} \sqrt{4 - 4\sin^2 u} \cdot 2\cos u \, du = 4\sqrt{2} \int_{-\pi/4}^{\pi/4} \cos^2 u \, du$
步骤3:应用二倍角公式
利用$\cos^2 u = \dfrac{1 + \cos 2u}{2}$,积分化简为:
$4\sqrt{2} \int_{-\pi/4}^{\pi/4} \frac{1 + \cos 2u}{2} \, du = 2\sqrt{2} \int_{-\pi/4}^{\pi/4} (1 + \cos 2u) \, du$
步骤4:分项积分
分别计算$\int 1 \, du$和$\int \cos 2u \, du$:
$2\sqrt{2} \left[ \int_{-\pi/4}^{\pi/4} 1 \, du + \int_{-\pi/4}^{\pi/4} \cos 2u \, du \right]$
步骤5:代入上下限
计算得:
$2\sqrt{2} \left[ \left. u \right|_{-\pi/4}^{\pi/4} + \left. \frac{1}{2}\sin 2u \right|_{-\pi/4}^{\pi/4} \right] = 2\sqrt{2} \left[ \frac{\pi}{2} + \left( \frac{1}{2} - \left(-\frac{1}{2}\right) \right) \right]$
步骤6:化简结果
最终结果为:
$2\sqrt{2} \left( \frac{\pi}{2} + 1 \right) = \sqrt{2} (\pi + 2)$