题目
( )int dfrac (3{x)^3}(1-{x)^4}dx ;

题目解答
答案
解析:
原式$=-\int \dfrac {3{x}^{3}}{1-{x}^{4}}dx$
$=-\dfrac{3}{4}\int \dfrac {1}{1-{x}^{4}}d(1-{x}^{4})$
$=-\dfrac{3}{4}\ln \left|1-{x}^{4}\right|+C$
$=-\dfrac{3}{4}\ln \left|1-{x}^{4}\right|+C$
原式$=-\int \dfrac {3{x}^{3}}{1-{x}^{4}}dx$
$=-\dfrac{3}{4}\int \dfrac {1}{1-{x}^{4}}d(1-{x}^{4})$
$=-\dfrac{3}{4}\ln \left|1-{x}^{4}\right|+C$
$=-\dfrac{3}{4}\ln \left|1-{x}^{4}\right|+C$
解析
考查要点:本题主要考查不定积分的计算,特别是利用换元法处理分式积分的能力。
解题核心思路:
观察到分母$1 - x^4$的导数为$-4x^3$,而分子恰好含有$x^3$项,因此可以通过换元法将积分转化为$\int \frac{1}{u} \, du$的标准形式,进而利用对数积分公式求解。
破题关键点:
- 识别分母的导数与分子的关系,确定换元对象$u = 1 - x^4$。
- 调整系数,将分子中的$3x^3 \, dx$转化为与$du$相关的表达式。
- 代回变量,得到最终结果并添加积分常数$C$。
步骤1:换元法设定
设$u = 1 - x^4$,则$du = -4x^3 \, dx$,即$x^3 \, dx = -\frac{1}{4} du$。
步骤2:改写积分表达式
原积分可变形为:
$\int \frac{3x^3}{1 - x^4} \, dx = 3 \int \frac{x^3}{1 - x^4} \, dx = 3 \int \frac{1}{u} \cdot \left( -\frac{1}{4} du \right)$
步骤3:简化积分
提取常数项并积分:
$= -\frac{3}{4} \int \frac{1}{u} \, du = -\frac{3}{4} \ln |u| + C$
步骤4:代回原变量
将$u = 1 - x^4$代入,得到最终结果:
$-\frac{3}{4} \ln |1 - x^4| + C$