int sin (ln x)dx=
题目解答
答案
由题意不定积分为
令
则原积分化为


对于
也可同样进行计算化为


综上可得


解析
考查要点:本题主要考查分部积分法的应用,特别是处理含有对数函数与三角函数复合的积分问题。关键在于通过两次分部积分,建立方程并解出原积分。
解题核心思路:
- 选择合适的分部积分变量,将原积分转化为更简单的形式;
- 联立方程,通过两次分部积分的结果消去重复项,最终解出原积分;
- 代数运算的准确性,确保符号和系数正确。
破题关键点:
- 两次分部积分后,将得到的两个表达式联立,通过移项合并同类项,消去重复的积分项。
分部积分法应用步骤:
-
第一次分部积分:
设 $u = \sin(\ln x)$,则 $du = \cos(\ln x) \cdot \frac{1}{x} dx$;
设 $dv = dx$,则 $v = x$。
代入分部积分公式:
$\int \sin(\ln x) dx = x \sin(\ln x) - \int x \cdot \cos(\ln x) \cdot \frac{1}{x} dx = x \sin(\ln x) - \int \cos(\ln x) dx.$ -
第二次分部积分:
对 $\int \cos(\ln x) dx$ 再次应用分部积分,设 $u = \cos(\ln x)$,则 $du = -\sin(\ln x) \cdot \frac{1}{x} dx$;
设 $dv = dx$,则 $v = x$。
代入分部积分公式:
$\int \cos(\ln x) dx = x \cos(\ln x) + \int x \cdot \sin(\ln x) \cdot \frac{1}{x} dx = x \cos(\ln x) + \int \sin(\ln x) dx.$ -
联立方程:
将第二次分部积分的结果代入第一次的结果:
$\int \sin(\ln x) dx = x \sin(\ln x) - \left[ x \cos(\ln x) + \int \sin(\ln x) dx \right].$
展开整理得:
$\int \sin(\ln x) dx = x \sin(\ln x) - x \cos(\ln x) - \int \sin(\ln x) dx.$
将右边的 $\int \sin(\ln x) dx$ 移到左边:
$2 \int \sin(\ln x) dx = x \left[ \sin(\ln x) - \cos(\ln x) \right].$
最终解得:
$\int \sin(\ln x) dx = \frac{x}{2} \left[ \sin(\ln x) - \cos(\ln x) \right] + C.$